Le risque légionelles est aisément maîtrisable si l'on respecte scrupuleusement un ensemble de règles de conception, d'opération et de surveillance. Les principes qui régissent une maintenance efficace vis-à-vis de ce risque sont simples. Il est donc indispensable de développer une approche raisonnée, pragmatique et efficace de cette problématique en y associant une efficience énergétique grâce à une conception et une exploitation exemplaire.
La légionellose, infection pulmonaire causée par la bactérie Legionella, fait régulièrement du bruit dans la presse, les derniers mois le prouvent une fois de plus. D’abord fin décembre, avec le « procès de la légionellose », qui appela sur le banc des accusés les responsables présumés d'une épidémie de légionellose ayant fait 14 morts, entre fin 2003 et début 2004, autour du site pétrochimique de Noroxo, à Harnes.
Puis fin janvier, avec la clôture de l’enquête sur l'épidémie de légionellose de l’hôpital parisien Georges-Pompidou, qui avait fait six morts et six blessés en 2001.
Ces affaires sont liées à des faits remontant à une dizaine d’années. Mais plus récemment, on peut citer « l’éclosion de légio-
La légionellose, qui fit tant de bruit l'été dernier à Québec (plus de 180 cas, 13 décès), ou encore l’épidémie estivale ayant touché en juin dernier un restaurant madrilène de fruits de mer (une trentaine de malades, deux décès).
Dans tous les cas, ces épidémies ont, a minima, pour les personnes et entreprises mises en cause, un triple impact pénal, financier et médiatique. Le procès Noroxo s'est ainsi conclu par la condamnation de l'ex-directeur de l'usine de Noroxo Harnes à un an de prison avec sursis et 35 000 € d'amende, ainsi que celle de deux filiales d'Exxon et General Electric (amendes de 375 000 €). En ce qui concerne l’hôpital Georges-Pompidou, trois personnes ont été mises en examen pour « homicides et blessures involontaires ».
Ce retour des « affaires légionellose » dans les médias nous donne l’occasion de faire le point sur nos démarches de prévention en matière de développement bactérien de type Legionella.
En effet, elles nous rappellent qu’après plus de dix ans de publications de guides de bonnes pratiques, recommandations (EWGLI, OMS...), normes, réglementations nationales, la Legionella continue de contaminer et de tuer. Sans pour autant tomber dans l’alarmisme ou la psychose, il s'agit donc de ne pas baisser la garde en matière de prévention. Le risque existe, mais la manière de le garder sous contrôle et d’éviter des contaminations également. Si cette démarche de prévention est souvent vécue comme une contrainte, nous considérons qu'il s'agit avant tout d'une question de point de vue : en faisant les bons choix au bon moment et en mettant en place les outils adéquats, la Legionella peut devenir autre chose qu'une simple contrainte opérationnelle et financière.
Et alors que l’efficacité énergétique est de plus en plus de mise, il serait dommage de se passer de solutions qui, une fois le risque légionelles sous contrôle, s’avèrent bien plus intéressantes que d'autres d'un point de vue énergétique...
La prise de conscience du risque légionelles
La Legionella
Cela fait aujourd'hui près de 36 ans que la Legionella fut découverte et baptisée. En 1977, après plusieurs mois de recherches, les biologistes parvinrent enfin à identifier cette famille de bactéries, alors inconnue, responsable du mal mystérieux qui avait frappé les participants d'une convention de l’American Legion en juillet 1976. Plus de 200 militaires à la retraite étaient tombés malades, suite à leur séjour dans un grand hôtel de Philadelphie. Et 34 d’entre eux décédèrent peu après.
Les légionelles (une cinquantaine d’espèces) vivent dans les cours d’eau et réserves d’eau naturelles, sur toute la surface du globe. Elles sont donc également présentes dans les réseaux d'eau de ville, et apprécient tout particulièrement les environnements artificiels tels que les réseaux d’eau chaude sanitaire (ECS), les tours aéroréfrigérantes (TAR), ou encore les humidificateurs. En bref, tout système réunissant les conditions idéales pour leur prolifération :
- * une température comprise entre 25 °C et 45 °C ;
- * une eau stagnante ou en faible mouvement ;
- * la présence dans l'eau d’éléments organiques dont elles se nourrissent.
Propagées par des aérosols (micro-gouttelettes de 1 à 5 µm), les légionelles, si elles sont inhalées (lors de la prise d'une douche, du passage à proximité d'une tour aéroréfrigérante, d’un brumisateur...), pénètrent alors profondément dans les poumons où elles poursuivent leur développement. En fonction du type de souche concernée (Legionella pneumophila est la souche la plus virulente) et de la résistance de son hôte (personnes âgées, diabétiques, personnes immunodéprimées, fumeurs…).
seront plus sensibles), cette inhalation de gouttelettes contaminées peut conduire à une forme pneumonique sévère susceptible d’entraîner la mort.
De la prise de conscience du risque à la mise en place de démarches de prévention
Suite à la première épidémie identifiée en 1976, plusieurs pays dont les États-Unis (1980) et la France (1987) firent de la Légionellose une maladie à déclaration obligatoire.
Mais c’est surtout au début des années 2000, avec des épidémies massives comme celle de Noroxo, ou encore de Murcie (2001, plus de 450 cas confirmés) que s’opéra une réelle prise de conscience du risque que cette maladie représentait pour la santé publique. Ceci amena des groupes de travail comme l’EWGLI et des institutions telles que l’OMS à publier des guides de bonnes pratiques et des recommandations pour prévenir au maximum le développement de la Legionella dans les réseaux d'eau chaude sanitaire et les installations de tours aéroréfrigérantes.
En parallèle, les réglementations nationales s’étoffèrent, notamment en France. C’est suite à une épidémie de légionellose en pleine Coupe du Monde 98 (20 cas, décès de 4 supporters anglais, des tours aéroréfrigérantes incriminées, à proximité du Stade de France), puis au scandale Noroxo (2004), que furent publiés les arrêtés français relatifs « aux installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air » soumises à autorisation ou déclaration au titre de la rubrique 2921 (régime des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement), encadrant l’exploitation des tours aéroréfrigérantes.
Ces différents guides, normes ou textes de loi portent sur la conception, l’opération, la maintenance, et la surveillance (via notamment des analyses bactériologiques et physico-chimiques) des installations à risque. À l’étranger, le panorama est contrasté. Certains pays ont mis en place des cadres réglementaires spécifiques et complets, comme en Espagne¹, ou au Royaume-Uni². D’autres n’en sont pas encore là (il y existe des priorités plus urgentes). Dans ces pays où le risque Légionellose est peu ou pas connu, les exploitants ont souvent du mal à argumenter la mise en place de mesures permettant de lutter contre le développement de la Legionella. Ils ne peuvent s’appuyer ni sur les statistiques nationales, qui remontent peu ou pas de cas dans la population (mais on l’a vu, quand on ne cherche pas, on est sûr de ne rien trouver), ni sur la réglementation locale, qui impose peu de choses. Les clients ne sont donc pas prêts à engager des frais pour lutter contre un risque dont ils ont souvent l’impression qu’il ne les concerne pas, d’autant plus que ne rien faire ne les met pas en infraction. Il y a donc encore une marge de progression en matière de connaissance du risque et d’acceptation des bonnes pratiques de gestion des réseaux d’eau.
La « contrainte » Legionella ? Une question de point de vue...
Même dans les pays où le risque est bien connu, où l’arsenal réglementaire existe, et où la prévention en matière de légionellose est en place depuis plusieurs années, le respect des normes et des règles en vigueur est souvent vécu comme une forte contrainte opérationnelle et financière. Car lutter contre le développement bactériologique Legionella, c’est en effet engager du temps, et de l’argent.
Dépasser la contrainte...
...En faisant les bons choix au bon moment
Tout est question de point de vue. Faire le choix de matériaux certes plus onéreux, mais répondant à des standards de qualité supérieurs, peut s’avérer judicieux... En permettant d’éviter des dépenses ultérieures potentiellement bien supérieures. Exemple : un hôpital fait le choix de canalisations dans un matériau certes bon marché, mais dont la nature ne résisterait pas à un choc thermique. Cet hôpital pourrait se voir contraint à changer l’intégralité de ses canalisations, au cas où ses réseaux d’eau se voyaient contaminés par des bactéries (légionelles, pseudomonas...) avant l’ouverture au public... De tels scénarios se sont déjà vus.
Il s’agit donc de faire dès la conception des choix pérennes (matériaux adéquats comme le PVCc ou le cuivre pour les canalisations, schémas respectant les préconisations des guides de bonnes pratiques...) permettant d’éviter soucis et alourdissement a posteriori de la facture.
Il s’agit également de garder à l’esprit que la bonne exploitation et maintenance de ces réseaux d’eau repose sur des règles simples, qui si elles sont appliquées, ne nécessitent pas le recours à des technologies onéreuses :
Pour les circuits de tours aéroréfrigérantes et d’eau chaude sanitaire :
- - Lutter contre la corrosion et l’entartrage (via le choix de matériaux adaptés, une bonne stratégie de traitement d’eau et un suivi attentif des différents paramètres analytiques) ;
- - Empêcher la stagnation (en évitant ou supprimant les bras morts, en investissant dans l’équilibrage du réseau, en purgeant les points d’usage peu utilisés ou situés dans des endroits défavorisés).
Pour les circuits ECS : maintenir les niveaux de température nécessaires pour éviter le développement de la Legionella.
¹ Real Decreto du 4 juillet 2008.² L8 - The control of legionella bacteria in water systems - Approved Code of Practice and guidance.
Quelques règles de base en conception, maintenance et surveillance
TAR
Conception
- - Distance suffisante entre le point d’émission du panache et les prises d’air et ouvrants à minima 8 m en France
- - Absence de bras morts structurels
- - Présence de points de prélèvements adaptés et identifiés sur le circuit
- - Etc.
Exploitation
- - Mise en place et mise à jour du carnet de suivi
- - Formation du personnel
- - Nettoyage, vidange, désinfection après arrêt saisonnier, arrêt annuel, suite à dépassement de seuil
- - Inspection visuelle périodique du système de désinfection du circuit et de l’appoint
- - Etc.
Suivi analytique
- - Campagnes d’analyses légionelles périodiques (circuit, appoint) – fréquence en lien avec le régime ICPE 2921 et les précédents résultats d’analyses
- - Suivi des paramètres physico-chimiques (chlore, TH, Re, matières en suspension, teneur en oxydant libre)
- - Etc.
ECS
Conception
- - Absence de ballons de stockage inutilisés ou de secours
- - Présence d’une mesure de température, sur le départ et sur chaque retour de boucle ECS, avec afficheur
- - Présence de points de prélèvement adaptés sur le départ ECS, le retour général de boucle, et possibilité de réaliser des prélèvements sur les purges de ballons
- - Bouclage et équilibrage du réseau
- - Etc.
Exploitation
- - Mise en place et mise à jour du carnet de suivi
- - Production à minima 55 °C, avec une température d’au moins 50 °C en tout point du réseau de distribution
- - Vérification périodique du bon fonctionnement des thermomètres
- - Nettoyage et détartrage périodique des ballons
- - Purge régulière des zones de stagnation
- - Détartrage et désinfection des pommes de douche et flexible, ou remplacement avec désinfection avant pose
- - Etc.
Suivi analytique
- - Analyses légionelles périodiques sur la production (purge ballon, départ ECS, retour de boucle) et la distribution (point d’usage représentatif, défavorisé, en service à risque)
- - Températures : vérification des niveaux de température sur la production et la distribution, fréquence fonction du type de bâtiment et du type de point (ex. pour les hôpitaux : mesures en continu ou 1/jour sur la production, en continu ou une fois par semaine pour la distribution)
- - Analyses de chlore libre sur le départ, le retour de boucle (si chloration continue)
- - Etc.
(A minima 55 °C en départ de production, et à minima 50 °C en tout point du circuit) et procéder à des vérifications régulières de ces températures en différents points du circuit.
… En faisant de la gestion du risque Legionella un indicateur de pilotage
La gestion du risque Legionella de manière « industrielle » nécessite la mise en place d’un référentiel interne, la réalisation de cycles de formations adaptés aux différents publics, ainsi qu’une communication ouverte avec le client.
La réalisation d’un référentiel interne intégrant les exigences réglementaires en vigueur, l’état de l’art de la profession, les retours d’expérience internes, et les résultats de projets Recherche & Développement, est la première étape d’une démarche de prévention contre la Legionella. Elle est notamment l’occasion de prioriser les actions à mener, en mettant en exergue les points sur lesquels ne pas transiger (gestion des températures par exemple), et ceux offrant une marge de manœuvre (fréquences de contrôle moins importantes sur certains paramètres moins critiques…).
La formation initiale des équipes amenées à travailler sur ou à proximité des installations présentant un risque est primordiale (voir réglementaire, dans les cas des tours aéroréfrigérantes), de même que le maintien de la compétence sur le sujet. Il peut être intéressant d’aller plus loin, en sensibilisant tout nouvel entrant à la problématique Legionella (lors de journées d’accueil par exemple), ceci afin d’ancrer encore plus le sujet Legionella dans la démarche de prévention globale de l’entreprise. Ces actions permettent de « vulgariser » le sujet, et de le « dédramatiser » : le risque de Légionellose fait peur, certes, mais les opérations à réaliser pour le garder sous contrôle ne sont pas si complexes. Enfin, le plan de prévention ne fonctionnera que si le client est réellement acteur et non simple spectateur du processus. Cette adhésion du client à la démarche, parfois difficile à obtenir, passe par de la sensibilisation, du partage d’informations, la réalisation d’un devoir de conseil.
Mis en place de manière systématique sur l’ensemble des sites « à risque », le plan de prévention permet de lancer un processus d’évaluation et de cartographie du risque. La réalisation périodique d’audits internes, la surveillance des résultats d’analyses légionelles et leur croisement avec des données opérationnelles, ainsi que le partage des retours d’expérience terrain et R&D, font vivre et progresser la démarche de manière permanente. Et la Legionella cesse alors d’être une simple contrainte, pour devenir un indicateur de pilotage.
parmi d'autres, traduisant un degré d’excellence opérationnelle.
Lutter contre les idées reçues !
La lutte contre le développement des légionnelles se fait souvent au détriment de l'efficacité énergétique. En effet, des solutions intéressantes d’un point de vue énergétique, mais inquiétant les décideurs, car considérées comme « synonymes » de Legionella, sont souvent exclues des appels d’offres. Au nom de la lutte contre le risque de légionellose, les ballons de stockage d’ECS et les tours aéroréfrigérantes sont souvent abandonnés au profit d’autres types d’installations. Pourtant, ces systèmes, qui s'ils sont bien conçus et gérés, ne menacent pas la santé publique, méritent que l’on défende leur cause au nom de l'efficacité énergétique.
Les stockages d’ECS, une voie vers la transition énergétique
Les consommations d’eau chaude sanitaire (ECS) sont par nature irrégulières. La figure ci-dessus montre en violet une courbe caractéristique de l’énergie liée à la consommation d’ECS collective : un plateau nocturne lié à la conservation des qualités sanitaires du circuit et des demandes matinales, méridiennes et vespérales. Ces pointes entraînent des phénomènes de pics énergétiques auxquels, à défaut de stockage, seuls des systèmes de production très réactifs peuvent répondre. Il s'agit bien souvent de systèmes à flamme alimentés par des énergies fossiles. En lissant ou en déplaçant ces pointes grâce à des stockages parfaitement pilotés, il devient possible de valoriser beaucoup plus facilement les ENR&R (solaire thermique, géothermie, aérothermie, biomasse) dont les intermittences ou la flexibilité ne peuvent se faire qu’avec des investissements plus coûteux liés au surdimensionnement de la production.
La mise en place d'un stockage permet de lisser ou de déplacer la charge afin de :
• valoriser au mieux toutes les énergies disponibles, quelles que soient leurs origines,
• mettre en place des stratégies adaptées (effacement de pointe, valorisation optimale de systèmes de récupération de chaleur fatale).
Ce faisant, la production d’eau chaude sanitaire entre dans l’univers du smart grid. La courbe bleue de la figure ci-contre montre une gestion optimisée avec stockage en vue de valoriser la chaleur produite par des PAC géothermiques via un réseau de chaleur. Les pics sont déplacés vers des heures nocturnes grâce à une horloge de programmation des cycles de stockage d’ECS qui permet de laisser disponible de l’énergie pour les relances de chauffage du matin. En cas de consommation inhabituelle, le système modifie la stratégie de stockage afin de prioriser la production d’ECS vis-à-vis du chauffage.
Cette stratégie permet d’optimiser :
• l’efficacité énergétique des pompes à chaleur par un meilleur contrôle de la charge thermique ;
• l’utilisation de la production à base d’ENR (limitée par le puits géothermique) ;
• l’efficacité énergétique de l'ensemble grâce à un meilleur contrôle des delta T des circuits, moins de pertes thermiques, plus de valorisation de la géothermie.
Le stockage d’ECS est très développé en habitat individuel avec les ballons d'eau chaude électriques. « Le stockage de chaleur dans les ballons d’eau chaude sanitaire mobilise aujourd’hui un parc de plusieurs millions d’installations, ce qui représente un appel de puissance de plusieurs GW. » (DGEC – L’industrie décarbonée 2010). Cela représente l’équivalent de plus de 2
supérieure à 55 °C en permanence. Si ce n’est pas le cas, une alarme prévient le gestionnaire du système qui prendra les mesures correctives.
Le ballon d’eau chaude sanitaire représente ainsi un potentiel de valorisation énergétique à moindre coût dont la rentabilité n’est pas affaiblie par le léger surcoût lié aux opérations de maintenance et de surveillance de l'installation dans le cadre de la prévention Legionella.
Des dry à tout prix ?
Eh bien justement... à quel prix ?
Si la diminution des besoins en froid est un objectif fort, le recours à la seule ventilation ne pourra en être l’unique réponse, et le recours à des installations de production de froid continuera d’être nécessaire. Un large panel de solutions de refroidissement existe aujourd’hui. Le choix de l’une ou l’autre de ces solutions est important en ce qu’il engage le maître d’ouvrage et son opérateur dans la durée.
tranches nucléaires de production d’électricité.
Pendant, il reste souvent mal perçu dans le collectif. Cet a priori ignore les techniques de gestion et d’optimisation qui sont pourtant maintenant parfaitement maîtrisées. Avec le développement des systèmes de télémesure, il est facile de surveiller les températures et l’efficacité des cycles, de déclencher d’éventuelles actions correctives dès la survenance d’une dérive de paramètre. Ainsi, dans l’exemple ci-dessus, le système garantit que :
- • L’ensemble du ballon sera maintenu à une température d’au moins 60 °C pendant plus d’une heure pour détruire tout développement potentiel de légionelles.
- • La température de retour au ballon sera supérieure à 55 °C en permanence.
Nous vous proposons par conséquent ici une étude comparée de différents systèmes de refroidissement permettant de faire ce choix sur la base de critères adaptés.
Lors du séminaire Afnor légionelles de 2011, Jérémy Bayart, ingénieur d’étude chez Dalkia, a présenté une étude sur les efficacités et les coûts comparés entre un système de climatisation refroidi soit par un système de dry cooler, soit par une tour aéroréfrigérante ouverte. Dans le cadre de cette étude, un simulateur de calcul avait été réalisé afin de modéliser les charges, comportements et coûts d’exploitation des différents composants de l’installation, sur une année. Ce simulateur a permis de comparer une même installation dans différentes situations géographiques.
La tour ouverte permet d’atteindre des températures plus basses qu’un système de dry cooler et de refroidir le système en dessous de la température ambiante. L’air brassé par les ventilateurs fait évaporer une quantité d’eau jusqu’à atteindre une température proche de celle du bulbe humide (la température à laquelle il y aurait du brouillard) qui est en dessous de la température ambiante.
Cette étude a permis de montrer que si le dry cooler avait une véritable rentabilité et raison d’être sur les petits systèmes, il devait être remis en question pour les installations plus conséquentes.
Les arguments en faveur du recours à la tour aéroréfrigérante ouverte sont les suivants :
- • L’effet évaporatif de la tour aéroréfrigérante ouverte est valorisé à son maximum,
Tableaux comparatif énergies-coûts
pour la situation de référence
| Tour Ouverte | Dry Cooler | Différence Tour/Dry |
|---|---|---|
| Investissement machine : 62 800 € | 178 400 € | –115 600 € |
| Consommation élec groupe (kWh) : 1 114 117 kWh | 1 341 076 kWh | |
| Consommation élec tour (kWh) : 92 816 kWh | 326 844 kWh | |
| Consommation d’eau (m³) : 12 904 m³ | 0 m³ | |
| Consommation électrique groupe : 77 988 € | 93 875 € | |
| Consommation électrique tour : 6 497 € | 22 879 € | |
| Consommation d’eau : 38 711 € | 0 € | |
| Conso produit de traitement : 5 807 € | 0 € | |
| Maintenance : 4 386 € | 2 448 € | |
| Coût annuel opérationnel total : 133 389 € | 119 202 € | 14 186 € |
Temps de retour brut = 8,2 ans
Les coûts de maintenance pris en compte ici sont conformes aux spécifications du plan de prévention légionelles Dalkia. Il faut noter que très souvent la maintenance des dry cooler est négligée par le maître d’ouvrage, ce qui a un double impact sur la longévité et l’efficacité de l’installation.
Le temps de retour brut sur investissement pour un dry cooler est de 8,2 ans. Cependant, ce calcul ignore encore plusieurs facteurs aggravants : évolution du prix de l’électricité, évolution de la législation sur les fluides frigorigènes (phase-down des HFC) qui risquent de dégrader les performances des groupes frigorifiques et les contraintes de génie civil résumées dans le tableau ci-dessous (surface au sol plus importante, poids à supporter et bruit avant dispositif de réduction).
| Tour ouverte | Dry cooler | |
|---|---|---|
| Surface au sol (m²) : 26,5 | 96,5 | |
| Poids (kg) : 6 680 | 21 240 | |
| Niveau sonore (dB) : 59 | 90 |
Enfin, les défauts de performance amènent un rejet de chaleur supplémentaire dont les conséquences sont difficiles à quantifier et ne peuvent être abordées ici que de manière qualitative. Les phénomènes d’îlots thermiques urbains sont de plus en plus fréquents, et la température des centres-villes augmente régulièrement, devenant une vraie préoccupation de la part des autorités publiques. Les rejets thermiques des climatisations constituent l’un des facteurs aggravants de ces phénomènes.
Nous entrons alors dans un cercle vicieux… Moins les systèmes sont performants, plus les îlots thermiques se développent, et plus il faudra climatiser les espaces…
Permettant de mettre en place des stratégies de free chilling (refroidissement du circuit d’eau glacée sans l’intermédiaire du groupe froid) sur un nombre d’heures plus important que le dry.
• Le coût d’investissement matériel est moindre pour la tour ouverte. • Les coûts énergie électrique sont très favorables, autoconsommation tour et groupe froid.
Les points de vigilance sont : • le coût lié à la conduite des installations ; • les consommations en eau et produit ; • l’adéquation demande/climat.
De fait, le climat a son importance dans le choix du système : un dry cooler de 1,5 MW sera peut-être plus intéressant dans le Nord de la France, tandis qu’une tour aéroréfrigérante ouverte de la même puissance le sera plus dans le Sud du pays.
Si le risque légionelles ne doit pas être ignoré, la mise en place d’un plan de prévention adapté permet de prévenir les incidents de contaminations. Un suivi régulier des circuits va permettre de détecter les anomalies et d’intervenir avant que le développement bactériologique ne pose des difficultés.
Conclusion
La bactérie Legionella et son associée la légionellose continueront de s’inviter régulièrement à la une de nos journaux, ainsi que dans les flashs infos de nos radios et télévisions. Des procès comme ceux de Noroxo nous rappellent combien l’impact de ces crises peut être important, tant pour la santé publique que pour les entreprises concernées. Ce risque peut être maîtrisé, à condition de respecter un ensemble de règles de conception, d’opération et de surveillance. Nous l’avons vu, les principes d’une bonne maintenance d’un point de vue légionelles sont simples.
Il est donc indispensable d’avoir une approche raisonnée, pragmatique et efficace de cette problématique touchant à la santé publique, en associant une réflexion sur l’efficacité énergétique que l’on peut atteindre, grâce à une conception et une exploitation exemplaire, respectant la prévention des risques sanitaires. ■
