Le risque légionelles des réseaux d'eaux sanitaires conduit à des nouvelles responsabilités et au développement d'un nouveau métier spécifique, intégrant la part technique et la maîtrise bactériologique. Le risque est inhérent à tous les réseaux sanitaires des hôpitaux, des hôtels, des immeubles collectifs en général, anciens ou neufs. Il y a trois facteurs de développement des légionelles. Par ailleurs, la notion de réseau sécurisé sur le plan bactériologique devient prépondérante. La résolution de la problématique légionelles est toujours et surtout une approche globale et également rationnelle. Les chocs chlorés ou thermiques sont déconseillés faisant plus de mal que de bien. Les traitements continus de désinfection de l'eau restent une prévention, et ils gardent un intérêt sous réserve que les réseaux ne soient pas contaminés initialement. Une démarche rationnelle de résolution est décrite avec la prise en compte simultanée des trois facteurs de contamination. Les nouvelles contraintes de conception des réseaux sécurisés sont énoncées en prenant en compte les données d'exploitation et les données du matériel existant telles que les canalisations et les vannes d'équilibrage. Enfin, la démarche rationnelle est confirmée par l'exemple pratique d'un réseau contaminé d'une clinique, ce réseau étant sécurisé depuis plus de 2 ans avec, à l'appui, des résultats négatifs en analyses en légionelles.
Par ailleurs, la notion de réseau sécurisé sur le plan bactériologique devient prépondérante. La résolution de la problématique légionelles est toujours et surtout une approche globale et également rationnelle. Les chocs chlorés ou thermiques sont déconseillés faisant plus de mal que de bien.
Les traitements continus de désinfection de l’eau restent une prévention, et ils gardent un intérêt sous réserve que les réseaux ne soient pas contaminés initialement.
Une démarche rationnelle de résolution est décrite avec la prise en compte simultanée des trois facteurs de contamination. Les nouvelles contraintes de conception des réseaux sécurisés sont énoncées en prenant en compte les données d’exploitation et les données du matériel existant telles que les canalisations et les vannes d’équilibrage.
Enfin, la démarche rationnelle est confirmée par l’exemple pratique d’un réseau contaminé d’une clinique, ce réseau étant sécurisé depuis plus de 2 ans avec, à l’appui, des résultats négatifs en analyses en légionelles.
La prévention légionelles des réseaux sanitaires appelle aujourd’hui à leur conception plus rationnelle, ajoutant des exigences supplémentaires à celles d’avant.
Introduction : vers de nouvelles responsabilités et un nouveau métier
Dans le neuf ou la réhabilitation, la responsabilité des acteurs est aujourd’hui pleinement engagée, bureaux d’études, installateurs, maîtres d’ouvrage... Avant la réception et sa mise en service, tout réseau doit faire l’objet d’analyses validant son état sain. Pour l’existant, le maître d’ouvrage est responsable de l’exploitation de ses réseaux.
Pour le neuf et l’existant, il est nécessaire de sécuriser les réseaux, c’est-à-dire obtenir en tous points et en permanence des résultats négatifs en analyses légionelles. Ces nouvelles exigences font désormais appel à un métier nouveau intégrant des méthodes de conception des réseaux sanitaires différentes, prenant en compte la
partie liée au risque de développement bactérien.
État actuel de la situation
Les hôpitaux, les cliniques, les maisons de retraite, les hôtels, les immeubles... disposant de réseaux collectifs d’eau froide et chaude sanitaire, présentent un risque plus ou moins élevé selon le cas, de développement de légionelles.
Ce risque est inhérent à tout réseau d’eau sanitaire.
Les contaminations communément constatées sont indépendantes de l'ancienneté et de la vétusté des réseaux ; la vétusté n’intervient que très peu pour ce risque. Ainsi, il est fréquent de voir des réseaux neufs contaminés, même avant leur ouverture. Par le biais d’analyses réalisées à des points précis, les gestionnaires mesurent un niveau de contamination ponctuelle. Si l'un des résultats indique une concentration positive supérieure à 250 UFC/L, le risque existe pour l'ensemble du réseau du fait que l'eau circule.
Les trois facteurs de contamination pour les légionelles
Les causes de développement des légionelles sont l'une des trois conditions :
- la température de l’eau dans une plage de 35 ° à 48 °C environ,
- la stagnation ou les vitesses trop basses de l’eau dans les canalisations, dans les réservoirs...
- l’encrassement par les phénomènes de corrosions, d’entartrage, de dépôts.
Il est donc nécessaire d’agir simultanément sur ces trois paramètres pour la résolution des problèmes légionelles.
Par ailleurs, dans un réseau, il y a l’eau chaude et froide, puis le réseau à proprement parler. La distinction doit être faite entre le contenu et le contenant. Les biofilms se forment sur toutes les surfaces en contacts, canalisations... Ils contiennent environ 99 % des bactéries, les autres bactéries sont libres dans l'eau. La contamination de l’eau n’est que l’effet de la contamination du réseau (figure 1.).
Agir pour la prévention légionelles, c’est d’abord agir sur la conception du réseau.
Notion de réseau sécurisé
Un réseau sécurisé est par définition un réseau présentant des résultats d’analyses en légionelles :
1. dont les valeurs sont inférieures à 250 UFC/L en tout point, quelle que soit la localisation des prélèvements sur le réseau,
2. constants à partir d’une date donnée.
Des résultats montrant sporadiquement des valeurs supérieures à 250 UFC/L mettent en évidence une carence de la sécurisation d'un réseau donné. Tant que le réseau n’est pas sécurisé, le risque n'est pas maîtrisé.
Démarche rationnelle de résolution
La résolution est toujours une approche globale et non ponctuelle sur le réseau. C'est pourquoi il faut recenser l’ensemble de toutes les pathologies, telles que températures basses, hydrauliques et équilibrages, boucles défavorisées, matériaux non adaptés, traitements d’eau non efficaces, productions d’eau chaude mal conçues, points d’usage défaillants...
Les opérations à effectuer sont :
Pour la phase 1 :
- Mettre toutes les personnes à l’abri de tout risque.
- Les plans des canalisations principales, longueurs, diamètres, vannes. Il est nécessaire de faire les plans des canalisations principales uniquement (collecteurs principaux, allers, retours). Les plans des antennes ne sont pas nécessaires.
- Le plan de la production d’eau chaude sanitaire.
- L'expertise aboutissant à des préconisations pertinentes de travaux. La compétence des intervenants est primordiale.
- Les mesures d’urgence adaptées à l’installation.
- Les travaux relatifs aux préconisations.
Pour la phase 2 :
- La validation des travaux.
- L’équilibrage mesuré, c’est-à-dire les mesures et les ajustements des débits.
- La mise en place des traitements continus préventifs (anti-corrosion et désinfection).
- Des vérifications par des analyses légionelles.
Ce qu’il faut éviter
En cas de résultats d’analyses signifiant une contamination majeure, les gestionnaires agissent le plus souvent dans la précipitation, pensant que le problème va être résolu dans les heures qui suivent, ou dans le court terme, voire définitivement. Il est conseillé, outre le fait de mettre toutes les personnes à l’abri du risque :
- De ne pas agir dans la précipitation qui conduit au pire.
- De proscrire les chocs thermiques et les chocs chlorés.
Les chocs thermiques consistent à monter la température de l'eau chaude sanitaire à des valeurs élevées, de l’ordre de 75 °C, voire davantage. Ces chocs sont plus maléfiques que bénéfiques :
- car ils ne suppriment pas la contamination du fait que la température n'est pas atteignable dans tout le réseau, le retour d’expériences le montre,
- du fait de la température, détruisent les matériaux et équipements des réseaux qui ne sont pas prévus pour résister à cette température, clapets, canalisations, revêtements, joints...
Les chocs chlorés ou par autre produit visent à l’obtention d'une concentration en chlore élevée dans le réseau hors service. Les désinfectants dans l’eau des réseaux sanitaires n’ont aucun effet sur les biofilms ; par conséquent, la cause même de la contamination reste présente.
Ainsi, en voulant le bien, on aboutit très souvent au pire. Outre le fait que ces méthodes sont lourdes sur le plan logistique, elles n’ont aucun effet efficace.
À propos du traitement de l’eau
Le traitement de l’eau est un vocable général qui couvre deux aspects principaux. Il y a les traitements continus sur réseaux en service, qui doivent conserver l’eau potable et les traitements discontinus qui sont réa-
Les traitements discontinus sont réalisés sur les réseaux hors service. Les traitements discontinus correspondent en fait aux traitements des réseaux.
Le traitement de l'eau de désinfection agit par définition sur l’eau véhiculée dans le réseau. Il y a un effet de corrosion sur les matériaux métalliques. Le traitement de l'eau continu de désinfection agit bactériologiquement sur le contenu, pas sur le contenant.
Le traitement de l’eau de protection anticorrosion, dit filmogène, consiste à ajouter dans l'eau des composés à base de silicates de sodium et de polyphosphates alcalins, notamment les tripolyphosphates et les hexamétaphosphates. Ce traitement vise à la formation d’un film dur et adhérent à la surface des parois des matériaux métalliques protégeant contre la corrosion [4]. Ainsi, si un traitement de désinfection est appliqué, les principes actifs oxydants rendront l'eau plus corrosive vis-à-vis des métaux, et ce type de traitement est nécessaire.
Intérêt du traitement de désinfection continue de l’eau
Le traitement de l'eau continu agit uniquement à titre de prévention vis-à-vis d'un réseau sain. Sur un réseau contaminé en légionelles, le traitement de l'eau continu n’agit pas durablement : même si le taux en légionelles diminue, le réseau reste non sécurisé. Les nombreuses expériences faites le montrent. Les principes actifs désinfectants n'interviennent pas sur les biofilms.
En considérant un réseau sain, c’est-à-dire sans contamination initiale, le traitement agira sur tout démarrage éventuel de contamination. Pour une eau sans traitement de désinfection, plus la température de l'eau augmente, plus le risque est réduit, et devient nul à 55/58 °C environ. Cette même eau traitée à 1,0 mg/L réduira le risque d’apparition du biofilm. Cette condition de réduction requiert que l'eau circule.
La figure suivante illustre l’influence de la concentration en désinfectant et de la température (figure 2).
Ainsi, l’intérêt du traitement de l’eau continu de désinfection des réseaux sanitaires réside dans la prévention d'un réseau déjà sécurisé.
L’hydraulique des réseaux sanitaires
Typologie des réseaux sanitaires
Les réseaux bouclés
Les réseaux sanitaires bouclés, lorsqu’ils sont bien conçus, sont d'une grande fiabilité d'un point de vue sécurité sanitaire légionelles.
Un réseau bouclé est composé (figure 3) :
- de l'alimentation en eau froide de ville ;
- de la production d’eau chaude sanitaire ;
- des canalisations de bouclage, avec les vannes d'isolement, les vannes de vidange, les vannes de réglage… ;
- du circulateur de bouclage.
Les réseaux non bouclés
Ces réseaux ne contiennent qu'une canalisation d'eau froide et une canalisation d'eau chaude. Ils sont généralement équipés de rubans chauffants dits traceurs, qui ont pour but de maintenir l'eau stagnante en température.
Ces réseaux sont destinés aux installations dont les canalisations sont peu importantes.
Contraintes de conception des réseaux, facteurs limitants
Pour réduire le risque légionelles, les trois facteurs des contaminations doivent être pris en compte simultanément.
- La température doit être assurée dans le maximum de canalisations du réseau.
- La circulation de l’eau est nécessaire en tout point des boucles.
- L’entartrage doit être limité, notamment l’entartrage.
Contrainte sur la température de l’eau
La température de l'eau chaude dans les boucles est une contrainte d’exploitation et doit être en tout point comprise entre 55 °C et 60 °C. Pour ceci il est nécessaire de disposer d'une production d'eau chaude sanitaire adéquate. Les productions d'eau chaude sanitaire sont généralement satisfaisantes, une attention particulière est à prendre pour les chutes de température en cas de puisages forts.
Pour les points de puisage, les robinets de douches, de lavabos… doivent disposer d’équipements anti-brûlures afin de respecter les exigences de l’arrêté du 25 novembre 2005 limitant la température de l’eau chaude à 50 °C dans les pièces destinées à la toilette.
La maîtrise de la température dans les boucles est une conséquence directe de la maîtrise de l’hydraulique.
des canalisations est indispensable afin de créer une résistance thermique pour la température.
Contraintes pour la circulation de l'eau
La circulation de l'eau est déterminée par les canalisations, les circulateurs et les vannes d’équilibrage.
Les canalisations
Sur le plan pratique, pour la circulation de l'eau, il est nécessaire de définir des vitesses et des débits minimaux. Les diamètres des canalisations employées sont celles du commerce. Les canalisations ne sont pas des facteurs limitants.
Selon le DTU 60.11, la vitesse maximale dans les collecteurs principaux doit être de 2 m/s, de 1,5 m/s dans les boucles, ou les colonnes montantes. Ces vitesses correspondent aux débits instantanés des canalisations aller des boucles.
La norme européenne NF EN 806-3 mentionne 2,5 m/s à ne pas dépasser, excepté pour le circuit de bouclage où la vitesse ne doit excéder 1 m/s.
Pour les régimes stationnaires des collecteurs et des boucles, ces valeurs de vitesses ne sont pas nécessaires.
Les diamètres des canalisations disponibles sur le marché sont suffisants pour la conception des réseaux. Pour les canalisations des bouclages, les diamètres vont d'environ 15 mm à environ 100 mm (PVCC, cuivre, multicouche). Les pertes de charge des canalisations sont représentées sur des abaques tels que ci-après. Ces abaques indiquent que la perte de charge dans une canalisation varie approximativement au carré du débit (figure 4). Pour déterminer une canalisation, il est nécessaire de connaître le débit traversant, et de se fixer un j maximum. Par exemple :
- - Pour un débit de 0,2 l/s, avec un j fixé maximal de 20 mmCE/m, on prend une canalisation de diamètre 27,2/32 (tracé de couleur marron) ; le j correspondant est alors d’environ 14 mmCE/m.
- - Pour un débit de 30 l/s, avec un j de 2,2 mmCE/m, on a une canalisation de diamètre 250 mm externe (tracé de couleur bleue).
Les contraintes sur les valeurs de j sont fortes, puisque ce sont elles qui conditionnent les pertes de charge des réseaux. Ce qui signifie que les débits dans les canalisations doivent être suffisamment élevés pour assurer la circulation, mais sans être trop importants pour ne pas créer de pertes de charge et ainsi empêcher toute circulation.
Les circulateurs
Les circulateurs du commerce ont des plages de fonctionnement importantes et ne sont pas des facteurs limitants.
Les vannes d’équilibrage
Afin de répartir le débit global, il est nécessaire de créer des pertes de charge sur les boucles, pertes de charge visant à « équilibrer » les débits d’eau dans les boucles, c'est-à-dire à obtenir des débits minimaux dans chaque boucle. Ces pertes de charge sont induites par les vannes d’équilibrage. Il est ainsi nécessaire de définir des vannes d’équilibrage.
Chaque vanne d’équilibrage proposée dans le commerce est définie par une caractéristique propre désignée Kv valable pour une ouverture donnée, qui s’exprime comme suit :
Q
Kv = —————
√ΔP
Avec : Q : débit traversant la vanne en m³/h ΔP : différence de pression de part et d’autre de la vanne en bar
Ceci n’est autre qu’une loi exprimant que la perte de charge est proportionnelle au carré du débit :
Q²
ΔP = ————
Kv²
Le Kv est une donnée importante dans la mesure où l’on souhaite créer une perte de charge importante pour un débit donné. On définit le Kvs comme la valeur maximale du Kv. Le Kvs est une valeur qui dépend directement de la géométrie de la vanne, c’est-à-dire de sa conception physique. Plus le Kvs est faible pour une vanne donnée, plus il est aisé de concevoir des réseaux équilibrés. Les meilleurs Kvs sont actuellement de l’ordre de 0,7.
La figure 5 indique les caractéristiques d’une vanne d’équilibrage. Pour une ouverture donnée, la valeur du débit est tracée en fonction de la pression de part et d’autre de la vanne. À chaque point correspond une valeur de Kv. Par exemple, pour une pression différentielle de 3 000 mmCE, à 2 tours le débit est de 280 l/h environ, d’où une valeur de Kv de 0,51.
Contrainte sur l’encrassement
L’encrassement est produit par l’entartrage, la corrosion des matériaux métalliques tels que l’acier galvanisé, les particules provenant de l’adduction publique lors de travaux.
L’entartrage par le carbonate de calcium est la formation dite hétérogène (au contact des surfaces) de dépôts durs et adhérents de carbonate de calcium CaCO₃. Les ions calcium Ca²⁺ et les ions carbonates CO₃²⁻ sont présents dans les eaux, en plus ou ...
La formation de carbonate de calcium résulte d'un déplacement de l’équilibre calco-carbonique de l'eau, sous l’effet de la température notamment. L'entartrage est réduit par l’installation d’un adoucisseur d’eau diminuant la dureté de l'eau, le TH (Titre hydrotimétrique) vers 7 °F environ.
La corrosion des matériaux métalliques, surtout l’acier galvanisé sensible aux eaux sanitaires, doit faire l'objet d'une prévention avec un traitement anticorrosion à base de silicates et de polyphosphates alcalins. Le poste de traitement doit être entretenu régulièrement, et le dosage soigneusement adapté afin de ne pas créer de dépôts exogènes au réseau.
Les particules issues des réseaux publics de distribution peuvent être retenues avec un filtre sur l'eau froide après compteur. Le seuil de coupure doit être dimensionné. De plus, le filtre doit être nettoyé et désinfecté tous les deux mois environ.
L’exemple pratique d’un réseau sécurisé d’une clinique
Le réseau d'une clinique construite en 1973 a fait l’objet en 2005 de la démarche décrite. Ce réseau était le siège de développement persistant de légionelles. Le bâtiment comprend un sous-sol, un rez-de-chaussée et six étages. Les canalisations sont en acier galvanisé ; il y a trois colonnes montantes sur lesquelles étaient installés des T droits en diamètre 15 mm. Les canalisations de retour étaient tièdes : le réseau ne circulait pas suffisamment.
Le réseau corrigé est indiqué à la figure 6. Deux longueurs de canalisations sur les retours ont été modifiées. Des vannes d’équilibrage à lecture de débit ont été installées et réglées. Le circulateur a été changé. Tout le réseau a été calorifugé avec un isolant d’épaisseur 19 mm.
Après les travaux, la société Antagua est intervenue en assistance à l’équilibrage pour le réglage du réseau. Les débits mesurés dans les boucles sont successivement de 197 L/h, 188 L/h et 173 L/h pour une valeur attendue de 180 L/h par calculs. Les températures du bouclage sont depuis supérieures à 55 °C.
Le réseau est sécurisé depuis plus de deux ans, avec résultats négatifs d’analyses légionelles effectuées tous les trois mois.
