Conséquences des mesures de conservation d eau et d énergie sur l exposition aux bactéries opportunistes en milieu hospitalier Michèle Prévost et Émilie Bédard I. Boppe, D. Charron, C. Lalancette, C.E. Dolce et collaborateurs des institutions Chaire Industrielle CRSNG en Eau Potable Boucherville, 30 septembre 2015 Polytechnique Montréal 1
Introduction Amplification des bactéries opportunistes dans les réseaux internes Bactéries opportunistes comme Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia, Stenotrophomonas maltophilia Première source d infections d origine hydrique est L. pneumophila Nombre important d infections nosocomiales attribuées à l eau en milieu hospitalier 30-50% des infections à P. aeruginosa en soins intensifs L. pneumophila : 10% des pneumonies nosocomiales Réseaux internes: conditions idéales pour la croissance des pathogènes opportunistes Température (20 50 C) Périodes de stagnation Petits diamètres Matériaux Bouts morts (culs-de-sacs) Peu ou pas de désinfectant Rénovation et construction 2
Risques d infections nosocomiales Conditions favorables Dispersion environnementale (douche, drain, robinet, etc.) Individus vulnérables Exposition Infection avec taux élevés de mortalité Prolifération & persistance Pathogènes opportuniste Ces infections peuvent être ÉVITÉES!! 3
Réglementation québécoise pour le contrôle des légionelles Décret eau chaude sanitaire (ECS) décret 2012 RBQ 60 o C minimum en sortie des chauffe-eau < 49 o C aux points d usage (douche et bain) < 43 o C aux points d usage (douche et bain) aînés Obligation de mesurer et tenir un registre des temps aux points d usage Décret tours aéroréfrigérées (TAR) décret 2013 RBQ Loi et directives de la Régie du Bâtiment du Québec (RBQ) en vigueur mai 2013 Obligations du Code du bâtiment (2008, révision 2014) visant nouveaux bâtiments et réfections majeures 60 o C minimum en tout temps à la sortie des chauffe-eau >55 o C dans les boucles de recirculation Boucle de recirculation obligatoire > 4 étages ou conduite > 30m Pour économie d énergie, la recirculation (pompe) peut être arrêtée la nuit Article 2 code sécurité qui s applique aux nouveaux bâtiments 4
Recommandations et règlementation spécifiques aux hôpitaux - Canada Norme CSA Z317.2-F10 (C2015) - Systèmes de chauffage, de ventilation et de conditionnement d'air (CVCA) dans les établissements de santé: exigences particulières Publiée sous peu pour commentaires publics Norme actuelle: 70 o C en sortie de chauffe-eau 43 o C -48 o Cau point d utilisation Article 8.1.7 activation des robinets électroniques ne doit pas contaminer les mains : utilisation restreinte et ouverture aux robinets activés autrement Toutes les vannes de mélanges doivent soutenir 71-77 o C et être placées au point d utilisation 5
Recommandations et règlementations internationales spécifiques aux hôpitaux Robinets et mitigeurs Effectuer une analyse risques/bénéfices pour chaque installation de TMV, si nécessaire choisir des modèles avec TMV intégrée au corps du robinet Minimiser la longueur de conduite de raccordement et choisir des matériaux supportant peu le biofilm Choisir des modèles simples et avec de petits volumes stagnants Éviter les robinets à faible débit < 6L/min le rinçage est bénéfique pour la qualité microbiologique de l eau Aérateurs et éléments de restriction de débits: éviter les aérateurs, particulièrement ceux complexes en plastique qui sont fortement colonisés par L. pneumophila et P. aeruginosa 6
Mise en contexte Légionelle Bactérie Legionella pneumophila se trouve naturellement dans l eau potable Prolifération les systèmes d eau chaude (plomberie des grands bâtiments) et dans les systèmes d échange de chaleur (climatisation, tours de refroidissement) Cause la fièvre de Pontiac et la maladie du Légionnaire (légionellose) Se transmet seulement par inhalation/aspiration Perd sa culturabilité à 55 o C et survit jusqu à >70 o C Amplifiée et protégée par les amibes 7
Légionelles & température Eau chaude sanitaire Bains/Douches/TMV/Robinets Circuits refroidissement/échangeurs Eau du robinet Fontaine décorative/step T o C 70 60 55 50 45 35 25 20 10 Désinfection Survie biofilm et hôtes Perte de culturabilité Multiplication limitée Optimum Multiplication active Survie & faible multiplication dans les organismes hôtes 0 peut survivre quelques minutes à 70 o C dans l eau et être présent dans le biofilm à 66 o C protection dans les protozoaires (amibes) 8
Mise en contexte P. aeruginosa Transmission par inhalation et contact Patients à risque : fibrose cystique, brulés, immuno déprimés Éclosions confirmées dans les hôpitaux associées à: l installation de robinets électroniques la rétro-contamination des drains Surtout dans les réseaux d eau froide et les drains Très resistant à la désinfection Éclosions à Ste Justine en 2004-2005 6 décès 9
CONTRÔLE DU RÉSEAU PRINCIPAL: Maintien des températures dans les réseaux d eau chaude pour le contrôle de L. pneumophila 10
Parties des réseaux d eau chaude sanitaire: conduites principales, secondaires et tertiaires Bédard et al. 2014 11
Recommandations et règlementations internationales spécifiques aux hôpitaux Désinfection Barrière thermique est la première barrière INDISPENSABLE : >60 o C en sortie de chauffe eau; > 55 o C au retour et aux points d usage Seulement nécessaire si le régime thermique n est pas possible ou efficace Désinfection n est efficace que dans les tronçons en circulation Si implantée, la désinfection doit être suivie rigoureusement Important de maintenir les résiduels de désinfection dans les bouts de réseau 12
Importance du régime thermique Objectifs de conservation d énergie en Suisse Abaissement de la température de 65 o C à 50 o C et ajout de traitement in situ Cu/Ag et ozonation à l hôpital de Lausanne (870 lits) Contrôle possible seulement en augmentant la température à 65 o C % positif pour L. pneumophila Impact de la température en sortie de chauffe eau 100% 80% 60% 40% 20% 0% 50oC >65oC Ag Cu 93% 39% O3 65% 29% Blanc et al. 2005 Éclosion de L. pneumophila sg 1 associée à l eau chaude (31 cas) Augmentation de la température en sortie de chauffe eau de 45 o C à 65 o C et aux points d usage à >55 o C Maintien du régime thermique 10 ans = baisse drastique du % robinets positifs et du nombre de cas % positif/an 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Impact du régime thermique sur le % positif Darelid et al. 2002 13
Profils de température Identifier les zones à risque 14
Bédard et al. 2015, Temperature diagnostic to identify high risk areas and optimize Legionella pneumophila surveillance in hot water distribution, Water Research, 71, 244-256 15
Études au Québec Résultats de suivis de température ECS Identification des étages et secteurs à risque 4 étages à risque : 5 e, 6 e, 7 e et 8 e 9/18 conduites 14/18 conduites 16
Résultats de suivi en continu des températures pour identifier les zones à risque 58,5 58,8 58,8 58,3 56,2 58,8 58,5 59,1 50,5 58,5 53,5 59,3 53,5 45,9 58,8 53,1 58,4 58,8 40,1 51,1 48,6 48,3 51,1 58,5 48,8 54,1 58,4 50,6 58,8 58,7 59 58,3 56,5 58,6 58,9 59,4 59,1 50,1 53,7 58,5 53,8 46,6 58,9 53,5 34 58,4 46,5 50,8 59,1 48,1 47,4 58,4 46,4 54,3 58,6 50,1 58,9 58,7 59,2 58,3 56,5 58,6 58,9 59,7 59,3 59,2 58,5 50,2 46,1 58,5 53,1 47,5 51,2 58,8 46,9 51 58,4 47,6 58,5 53,1 36,8 54,3 53,1 50,1 56,1 55,9 58,5 58,7 56,1 54,6 52,8 51,8 56,3 56,3 56 58,9 52,6 54,7 59 51,4 56,4 56,1 56,2 59 52,6 58,8 54,8 51,3 7:00 11:30 18:30 17
Comment interpréter un diagnostic de température? Chauffe eau 60 o C Recirculation combinée 55 o C Recirculation secondaire 55 o C POU 55 o C aprè 1 min POU 55 o C investiguer chaque retour Approche par étape pour identifier et localiser les secteurs à risque 18
Matrice d analyse de risque Risque amplification Sortie Chauffe-eau Recirculat ion Critères de température Robinets - POU Pertes thermiques Moy Max Très faible Faible A risque Haut risque 60 C > 55 C > 55 C En tout temps après 1 min 60 C > 55 C > 55 C 90% après 1 min 60 C > 50 C > 50 C < 90% après 2 min 60 C < 50 C < 50 C < 50% après 5 min 5 C 5 C 5 C 10 C 10 C 10 C 10 C 10 C En validation dans plusieurs institutions 19
Résultats dans 5 systèmes avec suivi de Légionelle Système System No 1 2 3 4 5 Analyses microbiologiques (% positifs) Leg. spp. L. pneumophila Température moyenne ( o C) 6 % (1/17) 25 % (2/8) - (0/5) 22 % (5/23) 82 % (9/11) Culture - (0/17) - (0/8) - (0/5) 22 % (5/23) 27 % (3/11) qpcr - (0/17) 13 % (1/8) - (0/5) 87 % (20/23) 100 % (11/11) Sortie Chauffe Eau Recirculation POU après 2 min 63 57 55 Pompe 65de recirculation 59 défectueuse 59 63 50 60 54 52 54 62 54 46 20
Risques associés à l utilisation d échangeurs de chaleur pour préchauffer l eau 21
Mise en contexte Conditions favorables au développement de légionnelles Températures entre 25 o C et 45 o C Présence de biofilm Surface importante Périodes de stagnation Échangeurs de chaleur à plaques Servent à préchauffer l eau froide alimentant le système d eau chaude Réunissent des conditions favorables au développement de légionelles Impact sur la qualité d eau jamais évalué Nombreux autres dispositifs de préchauffage sur le marché 22
Études 2015 dans institutions au Québec Questions de recherche Les échangeurs de chaleur sont-ils contaminés par L. pneumophila? Les échangeurs peuvent-il contaminer l entrée en eau froide? Quelles sont les conditions d opération des échangeurs? Température et stagnation Quels sont les rendements et économies d énergie des échangeurs? Quelles sont les conditions sécuritaires de nettoyage des échangeurs? Si les échangeurs sont contaminés, faut-il augmenter le traitement en aval? 23
Caractérisation de l échangeur à plaques étudié 21 plaques Côté chaud : Eau de chauffage Côté froid : Eau froide municipale Circulation à contrecourant et un passage Surface interne de 5,5m 2 Volume de 6L de chaque côté 25
Échantillonnage microbiologique Points d échantillonnage 1 litre d eau avant l échangeur, après l échangeur, d eau de purge de l échangeur 7 écouvillons dans l échangeur 1 écouvillon conduite entrée côté froid 1 écouvillon conduite sortie côté froid Types d analyse Culture qpcr légionelles et Lp 27
Échantillonnage EC Description du prélèvement Écouvillon 1 ère plaque Écouvillon plaque centrale Écouvillon dernière plaque Écouvillon conduite entrée côté froid Écouvillon conduite sortie côté froid Échantillon d eau avant échangeur Échantillon d eau après échangeur Échantillon d eau purge de l échangeur Résultat Légionelle Positif Positif Négatif Positif Positif Positif Positif Positif 28
Températures dans un échangeur de chaleur de préchauffage d ECS 29
Traitement thermique Allegra et al. 2008 Résistance à 70 o C en fonction du temps de chauffage Inactivation de 12 souches de Legionelle Différences de résistance entre les souches 31
Conclusions Échangeurs de chaleur à plaques peuvent être contaminés par les légionelles Peut ensemencer le système d ECS Présence de protozoaires annoncée par le fabricant Économies de 1,000 à 6,000$/mois selon la saison À évaluer en fonction des coûts d infections potentielles Conditions d opération dans un échangeur déterminent la colonisation Importance d éviter cette formation et d assurer une inactivation après l échangeur Préoccupations de SST pour sécuriser les opérations d entretien 32
CONTRÔLE DU RÉSEAU DISTAL: Augmentation des pathogènes opportunistes aux points d utilisation 33
Qu en est-il aux points d utilisation? Dernier volume au point de consommation: Robinets et leur plomberie de raccordement (conduites, vannes, etc.) Multiplication des points d utilisation Stagnation fréquente Températures à proximité hydraulique des points d utilisation entre 28 et 45 o C Robinets électroniques Défis des nouveaux robinets de douche et d évier thermostatés 34
Problématique de la contamination augmentée par P. aeruginosa et L. pneumophila des robinets électroniques Mise en garde SHAE et INSPQ (2009) 35
Types de robinets Électronique Manuel À pédales Thermostaté Un levier Deux leviers = zone de mélange 36
Occurrence de P. aeruginosa dans les robinets en établissements de santé 210 robinets échantillonnés 4 établissements de santé Secteurs avec patients à risque Caractérisation des robinets Paramètres physico-chimiques Temp., Cl 2, Cu, etc. Paramètres d opération des robinets Débits (5,7±1,7L/min), type, etc. 105 RE 90 RC 14 Pédales 1 Bouton pression 37
Électronique vs manuel? Types de robinets Nb échantillons Nb positif Pa % contaminé Électronique mitigeur intégré Électronique mitigeur séparé 92 13 14% 13 4 31% Manuel 90 13 14% versus A pédale 14 4 29% 88% robinets électroniques munis d une manette permettant un contrôle de la température 38
L importance des matériaux des conduites de raccordement MATERIAU TEMP ( C) TEMPS Flexible #1 Flexible #2 Cuivre 20 C 24h C 0 Flexible #1 20 C 24h 48h 84h Flexible #1 20 C 40 C 55 C 24h Cuivre 20 C 40 C 55 C 24h 10 2 10 4 10 6 P. aeruginosa dans l eau (MPN/mL) Pseudalert 40
Conclusion études sur les robinets électroniques Pas l activation électronique mais le type de mitigeur qui est le facteur important Position et contrôle local de température sont des facteurs déterminants Matériaux de raccordement très importants pour prévenir P. aeruginosa Autres facteurs significatifs: volume stagnation, concentration cuivre et température de l eau chaude 41
Ampleur et source d amplification bactérienne au point d utilisation 42
Réseau distal Le 1 er litre a proximité du point d utilisation (cm -1 ) 43
Amplification des bactéries au point d utilisation 10 6 Eau Froide Eau chaude BHA (CFU/mL) 10 4 10 2 10 0 2 log 4 log 2 log 10 6 Bact. totales (Bact/mL) 10 4 10 2 10 0 Volume (L) A proximité (<1 er L): 100 à 10,000X plus de BHA 100X plus de bactéries totales 1h 24h 2d 3d 5d 10d Volume cumulé (L) 44
Amplification de P. aeruginosa au point d utilisation 1000 P. aeruginosa / 100 ml 100 10 1 25 50 150 250 500 2 min flush Culture (CFU/mL) Pseudalert (MPN/mL) Mean Mean + SE Min-Max 47
Conclusions sur la contamination bactérienne distale Des niveaux comparables de bactéries ont été observés dans les réseaux d eau chaude et d eau froide Conditions environnementales aux points d utilisation déterminent l amplification distale Les premiers 250 ml sont beaucoup plus contaminés (100-1,000X) Les matériaux de raccordement sont hautement importants Un court rinçage (15-30 sec) permettrait de minimiser la contamination des mains du personnel Les nouvelles consignes de lavage des mains ont raccourci le temps de lavage au profit de la désinfection préalable au gel Le fonctionnement des robinets électroniques expose les mains au premier jet contaminé 48
Conséquences probables des mesures de conservation d énergie 1. Amplification bactérienne dans le premier volume au robinet Obligation perdue de températures minimales à tous les points Diminution des débits Activation électronique qui force le contact avec les mains 2. Contamination des robinets et douches électroniques/thermostatés par P. aeruginosa et L. pneumophila 3. Difficultés de maintien des températures minimales de contrôle dans les réseaux d eau chaude si températures de chauffage sont abaissées 4. Utilisation d échangeurs de chaleur pour préchauffer 49
Solutions: Installations de robinets et douches thermostatés Minimiser le volume mort Capacité d effectuer une désinfection thermique ou chimique Matériaux des conduites de raccordement Pas de présence de by-pass Vannage d isolation simple et mitigeur accessible pour entretien 50
Conclusions Préoccupations environnementales et économiques COMPROMIS Préoccupations pour la protection de la santé Temps d écoulement par l installation de robinets électroniques Choisir des robinets avec volume stagnant mitigé minimal et temps d écoulement allongé Volume d eau stagnant tiède Consommation et gaspillage Laisser couler 20-30 sec selon le débit Ne pas consommer ou utiliser le premier jet Débit par l installation d aérateurs Évaluer les risques particulièrement en milieu hospitaliers Formation d aérosols Choisir aérateur simple et sans biofilm Débit dans les robinets ou douches À définir: débit minimal (5L/minute dans les robinets) Rincages fréquents et efficaces nécessaires 51
Leçons tirées Suivre les développements des normes (CSA 2015) Intégrer l analyse des risques de prolifération des pathogènes opportunistes dans le processus de choix des mesures d économie d énergie et d eau Effectuer un diagnostic de réseaux pour établir l efficacité hydraulique et thermique des réseaux d eau chaude et froide Assurer la première barrière thermique Identifier et corriger les secteurs à risque Mieux choisir et mieux entretenir les dispositifs installés pour la prévention des brulures (robinets thermostatés, mitigeurs) Attention aux périodes d arrêt et de mise en route 53
Remerciements Questions? michele.prevost@polymtl.ca emilie.bedard@polymtl.ca 55