JIE 2008 POITIERS Conférence n 67 Thème : Biofilm légionelles - réseaux Contrôle du risque légionelle en réseau d eau chaude sanitaire par une maîtrise de l hydraulique et de la température L. KIÉNÉ, P. HARMANT AQUAFLUENCE (études, conseil et formation dans le domaine de la distribution des eaux) 6 bis rue Louis Désavis, 78570 Andrésy Tel/Fax : 01 39 27 03 76 E-mail : contact@aquafluence.fr - Site : www.aquafluence.eu
Contrôle du risque légionelle en réseau d eau chaude sanitaire par une maîtrise de l hydraulique et de la température L. KIÉNÉ, P. HARMANT AQUAFLUENCE (études, conseil et formation dans le domaine de la distribution des eaux) 6 bis rue Louis Désavis, 78570 Andrésy Tel/Fax : 01 39 27 03 76 E-mail : contact@aquafluence.fr - Site : www.aquafluence.eu 1. LE RISQUE LEGIONELLE EN RESEAU D EAU CHAUDE SANITAIRE ET LA REGLEMENTATION QUI S Y RAPPORTE Les légionelles, bactéries d origine hydrique, sont à l origine de plus de 1400 cas de légionellose par an en France. Le nombre de cas progresse régulièrement en France, probable conjugaison d une détection de plus en plus efficace et d une augmentation du nombre réel de cas. L institut de veille sanitaire met en évidence que les cas sont majoritairement liés à des tours aéroréfrigérantes humides ou liés aux réseaux d eau chaude sanitaire [1]. Jusqu en 2002, les recommandations en cas de mise en évidence de la présence de légionelles dans les réseaux d eau chaude sanitaire consistaient en des chocs chimiques ou thermiques. Efficaces sur le moment, ces mesures présentaient le double désavantage de ne pas protéger les équipements contre des recolonisations relativement rapides (quelques semaines à quelques mois) et de pouvoir endommager certains équipements ou matériaux. La circulaire émise par le ministère de la santé en 2002 [2] et visant la maîtrise du risque dans les établissements de santé, a pour la première fois présenté la maîtrise de la température dans les réseaux comme une voie intéressante de prévention du risque de développement des légionelles. La bactérie légionelle est en effet relativement sensible à la température de l eau. Sa plage de développement est comprise entre 25 et 45 C avec un optimum autour de 38 C. Au-dessus de 50 C, le développement des légionelles est stoppé et un effet de désinfection est obtenu au-dessus de 60 C. Ces recommandations ont été reprises par voie réglementaire dans un arrêté de 2005 [3] visant les installations collectives installées ou rénovées après le 15/12/2006. L arrêté préconise notamment de mettre en distribution une eau présentant une température de plus de 55 C ou de réaliser une élévation quotidienne de température dans les équipements, à l exception des équipements de préchauffage. Des couples temps-température sont indiqués dans l arrêté pour la réalisation de ces élévations quotidiennes (tableau 1). Une température de 50 C minimale est exigée sur l ensemble du réseau à l exception des piquages terminaux. L arrêté vise aussi à limiter le risque lié aux brûlures et une température maximale de 50 C est exigée aux points d usage des salles d eau (60 C ou 90 C dans les autres lieux). La circulaire du 3 avril 2007 [4] précise les modalités de mise en œuvre de l arrêté du 30 novembre 2005.
Tableau 1 : durée minimum d élévation quotidienne de la température de l eau dans les équipements de stockage, à l exclusion des ballons de préchauffage (extrait de l arrêté du 30 novembre 2005 [3]) TEMPS MINIMUM DE MAINTIEN TEMPERATURE DE L EAU ( C) De la température 2 minutes 4 minutes 60 minutes Supérieure ou égale à 70 C 65 C 60 C Les règles de température (50 C minimum en tout point du réseau sauf antennes terminales et inférieur à 50 C aux points d usage) découlent des données présentées dans le tableau 2. Tableau 2 : maîtrise du développement des légionelles et risque de brûlure profonde de la peau en fonction du couple Température/Temps d exposition Température de l eau Temps d exposition Brûlure profonde de la peau destruction des légionelles 70 C 1 seconde 1 minute 60 C 7 secondes 32 minutes 50 C 8 minutes croissance stoppée 2. MAITRISE DE L HYDRAULIQUE ET DES TEMPERATURES Le respect de cet arrêté impose que les réseaux de distribution bouclés soient correctement équilibrés et que les responsables d établissements aient mis en place des équipements permettant l abaissement de la température de l eau au plus près des points d usage. L équilibrage consiste en une répartition homogène des débits sur l ensemble des boucles de l installation de distribution. Malheureusement, l obligation de maintenir une eau à une température supérieure à 50 C sur le réseau est souvent comprise comme l obligation de maintenir une température correcte sur le «retour général». Si le maintien d une température suffisante sur le «collecteur général retour» des installations est nécessaire, elle ne garantit pas à elle seule, que toutes les boucles de l installation seront maintenues à cette température. Dans les installations fortement déséquilibrées, les boucles les plus favorisées (gros diamètre, faible longueur, implantation à proximité de la chaufferie, etc) présentent peu de pertes thermiques et de pertes de charge et contribuent majoritairement au «débit retour» sur l installation. Cette situation est illustrée par le tableau 2 et la figure 1. La mesure de la température sur le «collecteur retour» n est donc généralement qu une indication du fonctionnement des boucles les plus favorisées. La vérification du maintien de température doit non seulement être réalisée en chaufferie («départ» et «retour») mais impose une mesure sur chaque boucle du réseau. Tableau 3 : exemples de débits et des températures mesurables sur un réseau déséquilibré et sur le même réseau après équilibrage Avant équilibrage Après équilibrage Débit (l/h) Température ( C) Débit (l/h) Température ( C) Boucle 1 127 55 60 55 Boucle2 85 54 60 54 Boucle 3 25 45 60 53 Boucle 4 3 32 60 52 Collecteur retour 240 53 240 53
Figure 1 : exemple de débits sur une installation non équilibrée Le maintien de la température minimale de 50 C passe obligatoirement par le maintien d une hydraulique correcte dans l installation. Le CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment) recommande de s assurer d une vitesse minimale de circulation dans chaque boucle de 0,15 m/s [5]. Sur les installations de grande taille, l équilibrage des installations nécessite de compenser les différences de parcours par des organes de réglage. Lors de la phase de conception, une étude préalable par des bureaux d étude spécialisés est nécessaire. Suite à cette étude, le maître d ouvrage doit disposer des synoptiques des installations ainsi que des notes de calcul présentant les vitesses prévues et les consignes des organes de réglage. Trop souvent les projets prévoient la mise en place d organes de réglage de bas de gamme, de type Té droit, alors que les installations de chauffage des mêmes établissements sont équipées d organes à mémoire de réglage et à mesure de débit. Il est par ailleurs impératif de respecter les consignes relatives à l ouverture minimale des organes de réglage (en général 25% de l ouverture maximale) sous peine de voir les équipements s encrasser rapidement et en conséquence de rompre la circulation d eau dans certaines parties du «réseau retour». Toutes les architectures de réseau ne permettent pas le respect de ces consignes de réglage notamment lorsque des boucles trop favorisées sont envisagées. L architecture générale doit dans ce cas être revue sous peine de ne pouvoir maintenir un bon équilibrage du réseau à long terme (risque de bouchage des organes de réglage). Un organe général de réglage ainsi qu un manomètre pourront compléter utilement l équipement au niveau de la pompe de bouclage afin de permettre le suivi des performances hydrauliques de l installation. A la réception, le maître d ouvrage devra vérifier que les équipements ont été installés et correctement réglés.
3. LE CONTROLE ET LA MAINTENANCE DES INSTALLATIONS Contrairement aux tours aéroréfrigérantes humides, l audit régulier des installations de distribution d eau chaude sanitaire par un tiers n est pas une obligation réglementaire. L audit n intervient que sur demande des responsables d installation. Il est nécessaire que la demande intègre non seulement la vérification du bon fonctionnement des équipements de production mais aussi celle des installations de distribution. Pour aider les responsables d installation à définir le cahier des charges de l audit qu ils souhaitent commanditer, certaines DDASS ont élaboré un cahier des charges type [6]. L audit devra nécessairement inclure la production d un synoptique de distribution (plutôt que la réalisation plus coûteuse de plans) et le recensement des équipements permettant le maintien d une bonne hydraulique dans le réseau. La réalisation de mesures de débit sur les installations est le plus souvent impossible en raison d une absence d équipements. Dans ce cas, le relevé de température sur les canalisations «retour» de chaque boucle à une heure de faible tirage, permet d avoir une bonne indication des boucles ne fonctionnant pas. L utilisation de modèles hydrauliques et thermiques permet à l auditeur de valider les options qu il propose, notamment en cas de travaux importants sur la structure du réseau ou de modification des consignes de réglage des organes d équilibrage. Que ce soit lors de la phase de conception ou lors d audit, l emploi des logiciels de calcul des pertes de charge et des pertes thermiques est une nécessité. Ce type de logiciel permet : - de vérifier le dimensionnement de chaque tronçon du réseau et de proposer, si nécessaire, des modifications de la structure du réseau (ex. changement de diamètre d un collecteur présentant une résistance hydraulique excessive, - de vérifier le bon dimensionnement de la pompe de recirculation et le cas échéant de proposer un modèle mieux adapté, - de calculer les consignes de réglage des vannes d équilibrage, - de calculer les températures atteinte sur chaque bouclage du réseau en fonction notamment des caractéristiques des gaines isolantes Figure 2 : exemple de logiciel de dimensionnement des installations bouclées d eau chaude sanitaire (Logiciel Perrenoud)
Quand l installation de distribution présente une capacité hydraulique inadaptée, il est très rare que la solution préconisée soit un remplacement des pompes de bouclage. Ce point est illustré sur la figure 3, ou l on voit qu en doublant les performances de la pompe (dans le cas présent en installant 2 pompes identiques en parallèle), le gain en débit n est que de 14% : - point de fonctionnement avec une seule pompe : 5.9 m3/h pour une HMT de 3100 mmce ; - point de fonctionnement avec une deuxième pompe identique en parallèle : 6,7 m3/h pour une HMT de 4200 mmce Dans une telle situation, si le réseau est mal équilibré, le gain sera négligeable pour les colonnes défavorisées et ne se traduira pas par un gain en terme de température. La solution passera par un remplacement, par des canalisations de diamètres supérieurs, des parties les plus résistantes du réseau et par un équilibrage hydraulique. 6000 5000 HMT (mmce) 4000 3000 2000 1000 0 0 2 4 6 8 10 courbe de pompe courbe de 2 pompes identique en parallèle perte de charge du réseau débit (m3/h) Figure 3 : tentative d augmentation du débit de recirculation sur une réseau de distribution d eau chaude sanitaire en doublant la pompe de recyclage. Enfin, le responsable d établissement a l obligation de mettre en œuvre des mesures de surveillance de la qualité de l eau. L existence d un synoptique et d une cartographie de température permet de sélectionner les points de prélèvement les plus à risque ou les plus représentatifs de l installation. Si la réalisation d analyses de légionelles est une obligation, elle ne concerne en général que quelques points échantillonnés une ou deux fois par an. A eux seuls, les résultats obtenus ne permettent en général pas de statuer sur le niveau sanitaire des installations. La mesure des légionelles n est pas un paramètre de pilotage des installations et ne remplace pas un audit de la performance des équipements. Ces analyses doivent être utilement complétées par des relevés de température sur les installations de distribution soit en surface de canalisation (par thermomètre infrarouge) ou sur les différents points d usage. Dans ce dernier cas, il est nécessaire de mesurer la température atteinte au bout d un temps relativement court (par exemple 30 secondes à 1 minute, temps généralement suffisant nécessaire à renouveler le volume des piquages terminaux). Dans tous les cas, ces mesures doivent être réalisées à une heure de faible consommation afin d être représentatives du fonctionnement du réseau bouclé.
4. CONCLUSION La maîtrise de la température et de l hydraulique des réseaux de distribution semble être une mesure pérenne permettant de limiter les développements de légionelles dans les installations d eau chaude sanitaire. Si la réglementation fixe désormais des obligations en ce sens depuis fin 2006, les installations neuves ou existantes présentent trop souvent des défauts ne permettant pas l atteinte de ces objectifs. Parfois liés à un dysfonctionnement d équipement (encrassement d organes de réglage, dégazeur hors d usage), ces défauts proviennent trop souvent d un mauvais dimensionnement ou d une mauvaise réalisation des installations de distribution. Par ailleurs, même lorsqu elles sont bien dimensionnées, les installations nécessitent généralement d être équilibrées ; cet équilibrage est rarement réalisé y compris sur des installations équipées d organes de réglage adaptés (organe d équilibrage à mémoire de réglage et permettant de déterminer le débit de circulation par mesure de la pression différentielle). Il est paradoxal de constater que des réseaux de distribution de fluides techniques (chauffage, climatisation) sont souvent mieux dimensionnés ou équipés que des réseaux distribuant de l eau à usage sanitaire ou destinée aux soins. Les audits réalisés devront conduire à une bonne connaissance de l hydraulique du réseau et devront proposer si besoin des solutions correctives précises. Cette connaissance du fonctionnement du réseau de distribution est par ailleurs indispensable pour définir les plans de surveillance de la qualité de l eau. REFERENCES [1] Les légionelloses survenues en France en 2006, Bulletin Epidémiologique Hebdomadaire du 6 novembre 2007 ; n 43/2007. Disponible sur le site de l Institut de veille sanitaire [2] Circulaire DGS/SD7A/SD5C-DHOS/E4 n 2002/243 du 22/04/2002 relative à la prévention du risque lié aux légionelles dans les établissements de santé. [3] Arrêté du 30 novembre 2005 modifiant l arrêté du 23 juin 1978 relatif aux installations fixes destinées au chauffage et à l alimentation en eau chaude sanitaire des bâtiments d habitation, des locaux de travail ou des locaux recevant du public [4] circulaire DGS/SD7A/DSC/DGUHC/DGE/DPPR/126 du 3 avril 2007 relative à la mise en œuvre de l arrêté du 30 novembre 2005 relatif aux installations fixes destinées au chauffage et à l alimentation en eau chaude sanitaire des bâtiments d habitation, des locaux de travail ou des locaux recevant du public [5] Guide réglementaire «Réseaux d'eau destinée à la consommation humaine à l'intérieur des bâtiments» Partie 1 éditée en 2004 (Guide technique de conception et de mise en œuvre) et partie 2 éditée en 2005 (Guide technique de maintenance) par le Centre Scientifique et technique du Bâtiment. [6] «Les réseaux d eau et le risque légionelles : cahier des charges pour le diagnostic des installations», élaboré par la DRASS de Picardie. Disponible sur le site «http://www.picardie.sante.gouv.fr/doc/santenv/legio_cch.pdf»