Gestion de la problématique Legionella dans les - Aqua

LES AUTRES thèmes
LA MAÎTRISE DU RISQUE LEGIONELLES
Gestion de la
problématique Legionella
dans les réseaux d’eau
chaude sanitaire :
conception, maintenance
et surveillance biologique
Jacques Naitychia, Ingénieur conseil,
Société Isagua Concept
Veliana Todorova, Aqua-tools
Abstract
Managing the Legionellosis
problem in domestic hot water
networks: design, maintenance
and biological monitoring.
fending off the development of Legionellosis is
an ongoing issue. Multiple remedial solutions
have been or are still being proposed, but not
all exempt from « collateral damage ». On their
side, clients demand convincing results and
sometimes impose brand new solutions. It is
absolutely necessary to « return to the fundamentals»: a proper mastery of network hydraulics and efficient monitoring to rapidly detect
any variation from the standard. This paper
highlights the « hidden » root causes of Legionellosis in loop networks.
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La lutte contre le développement des légionelles est un sujet récurrent. De
multiples solutions curatives ont été ou sont proposées, non sans « dégâts
collatéraux ». Les maîtres d’ouvrage exigent pour leur part des résultats
probants et imposent parfois des solutions inédites. Le « retour aux
fondamentaux » est indispensable : une bonne maîtrise de l’hydraulique des
réseaux et une surveillance efficace pour détecter rapidement les dérives.
Cet article met en évidence les causes « cachées » à l’origine de la problématique légionelles dans les réseaux bouclés.
L
a principale cause du développement des légionelles dans les
réseaux d’ECS est la stagnation de
l’eau dans les canalisations de bouclage. À
défaut de circulation dans une ou plusieurs
boucles, l’eau devient stagnante et l’abaissement de température (28 °C - 45 °C) est
favorable au développement des bactéries.
Le biofilm représente 99 % des microorganismes présents dans une installation.
Seulement 1 % sont planctoniques, c’est-àdire véhiculés dans le fil de l’eau. Le mécanisme est le suivant : les légionelles phagocytent l’amibe, se développent à l’intérieur,
la font éclater. Libérées par millions, elles
ensemencent le réseau pour reproduire le
processus et s’installer là où elles trouvent
des conditions favorables. La présence
de légionelles est souvent associée à une
eau riche en nutriments, présentant une
forte flore microbienne. Le biofilm nourrit en permanence le réseau et la production. L’éradication du biofilm est une aberration, maintenir une température permanente proche de 60 °C est une bonne solution pour éviter toute contamination. Dès
lors qu’il existe des zones stagnantes sans
espoir d’être irriguées par des températures supérieures à 55 °C, il y a risque de
développement. Toutes les actions curatives (chocs thermiques ou chlorés) n’atteignent que partiellement les zones de noncirculation et n’agissent que sur les bactéries libres dans l’eau (et non dans le biofilm). Néanmoins, c’est cette eau que nous
utilisons pour nos besoins et particulièrement pour la douche.
Dans le cadre de la lutte contre les brûN° 328 - L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES
- 59
L’équilibrage du réseau
Figure 1 : Équilibrage d’un réseau - Diamètres, débits, pertes de charges. Position des réglages des
OP (Kv d’équilibrage).
lures, les concepteurs installent des mitigeurs thermostatiques dans les gaines techniques pour alimenter les lavabos et douches à une température inférieure à 50 °C.
Si les réseaux mitigés ne sont pas à l’origine de la contamination, ils sont des gîtes
favorables au développement des bactéries. Actuellement, de nombreux équipements neufs sont modifiés tant il est difficile de venir à bout d’une contamination.
Les mitigeurs thermostatiques sont déposés, remplacés par des équilibreurs de
pression dont le rôle est de couper l’eau
chaude en l’absence d’eau froide. La température est abaissée au niveau du robinet
mono-commande équipé d’une butée de
limite de température. À chaque puisage,
l’antenne subit la température du réseau et
la contamination disparaît.
Prendre la problématique Legionella dès
la conception, c’est éviter un maximum de
soucis par la suite. Une bonne conception
doit prendre en compte la dimension maintenance pour garantir de bons résultats de
façon pérenne. Les actions mises en place
lors de la maintenance peuvent être validées par des outils de surveillance biologique.
Le maintien en température
Le maintien de la température de l’eau par
le système de bouclage est une bonne solution pour lutter contre la prolifération de
légionelles dès lors que l’installation a été
correctement dimensionnée et équilibrée.
Avec ce principe, les avantages sont multiples. L’eau est toujours en mouvement,
la vitesse permet l’entraînement des par60 - L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - N° 328
ticules, l’homogénéisation de la température est réalisée, une action mécanique et
thermique agit sur les parois. À l’inverse,
une mauvaise conception ou un défaut de
maintenance favorise la stagnation avec
les inconvénients cités ci-dessus. Il faut
noter que la longueur des canalisations de
bouclage peut représenter 50 % du linéaire
du réseau. Dans ces conditions, et en cas
de dysfonctionnement, les bras morts, les
antennes, ne représentent qu’une infime
partie de la problématique.
Le dimensionnement
des bouclages
Actuellement, on constate que si le dimensionnement des canalisations qui assure
le débit de puisage est généralement bien
maîtrisé par le concepteur, il n’en est pas
de même pour celui des bouclages qui n’est
généralement pas calculé, mais dimensionné de manière empirique. Or, l’application de la règle du différentiel de température (5 °C en général) entre l’aller et le
retour ne suffit pas à garantir la circulation
de l’eau dans toutes les boucles et il est illusoire de « dessiner » et réaliser un réseau
« propre à sa destination » si le dimensionnement n’a pas été effectué dans les règles
de l’art.
Un défaut de conception entraîne :
• l’excès de bridage des organes de réglage
(quelques dixièmes de mm de passage) ;
• des vitesses trop faibles ou nulles dans
les bouclages éloignés ;
• le colmatage des canalisations et une
température favorable au développement
des bactéries.
Qui n’a pas constaté, au niveau des extrémités des robinets, la présence de particules de quelques dixièmes à 1 mm, voire
plus ? Ces particules, inévitables, ont des
origines diverses : sable, corrosion, tartre… La présence d’une filtration sur l’eau
froide permet de s’affranchir au moins des
particules issues de la livraison. Les vannes d’équilibrage mal dimensionnées piègent les particules, diminuent la vitesse et
sont à l’origine du colmatage des canalisations et par conséquent du développement
des légionelles. Le choix de ces matériels
par le diamètre du tuyau ou la couleur du
volant doit être proscrit. Le Kv, ou coefficient de vanne, caractérise un orifice de
très petite taille qui permet d’absorber l’excédent de pression nécessaire à la répartition des débits dans chaque boucle. Il est
égal au débit rapporté à la racine carrée
de la pression. Pour un même Kv, la distance siège-clapet (orifice) varie en fonction de la conception du matériel. Le choix
de l’organe de réglage est donc primordial
(figure 1).
Par analogie : pour le chauffage, un radiateur froid ou tiède pose un problème d’inconfort que l’on règle rapidement ; pour
l’eau chaude sanitaire, lorsqu’un bouclage
est stagnant ou tiède, l’eau coule tout de
même au robinet. Le problème n’est pas
mis en évidence alors que le risque de distribuer des légionelles est majeur.
Les organes de réglage dans les réseaux
d’eau chaude sanitaire se comportent
comme des filtres. Ces matériels sont issus
des technologies du chauffage et sont,
dans la majorité des cas, non adaptés à la
problématique de l’eau chaude sanitaire.
Pour un besoin identique et en fonction du
choix du modèle, les distances de passage
varient de 1 à 4. Il est urgent que les fabricants indiquent ce paramètre dans les notices techniques.
Un espoir cependant : on voit arriver sur
le marché un système d’organe de réglage
auto nettoyant qui prend en compte la
maintenance de l’équilibrage. Les particules de tailles supérieures à l’orifice de
passage sont, dans le système automatisé,
évacuées à l’égout deux fois par semaine.
Une solution aussi pour la rénovation, car
il faut bien admettre que l’accès aux organes d’équilibrage n’est pas toujours facile.
Système auto nettoyant www.grk.fr ; nouveautés.
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organes de réglage ;
• Intégrer dans l’étude (en amont du DCE)
les conditions de maintenance (photos ci
après-figure 3) de l’équilibrage, les temps
nécessaires et les coûts. Il est courant de
trouver des installations avec 500 voire
1 000 organes de réglage (bouclage intégral
jusqu’aux robinets ou chambres), le mieux
étant l’ennemi du bien, de nombreuses installations sont corrigées car contaminées.
L’audit hydraulique met en évidence les
limites de ce schéma.
Surveillance biologique de
l’installation et diagnostic des
dérives via l’ATP quantitative
Figure 2 : Principe de distribution.
Autant les automatiser plutôt que de projeter une maintenance illusoire ! Une solution et un investissement qu’il faut encourager car l’avenir ne va pas dans le sens de
l’augmentation des personnels techniques
dans les établissements de santé.
Le colmatage et le défaut d’équilibrage sont
les principales causes de la stagnation de
l’eau dans les canalisations de bouclage.
Vérifier leur fonctionnement et maintenir
les débits initiaux, c’est prévenir tout risque de contamination. Les règles de l’art,
les circulaires et les audits insistent généralement sur la nécessité d’améliorer la circulation dans les bouclages. On constate que
si les productions et les points terminaux
sont bien pris en compte, la distribution
reste un grand mystère pour les gens de la
conception et de la maintenance. Régler le
problème de la circulation dans les bouclages, c’est s’affranchir des légionelles dans
la majorité des cas.
Afin de prévenir le risque de légionelles,
il est impératif de calculer les pertes de
charge, simuler l’équilibrage et, pour limiter la longueur des antennes, réaliser une
architecture permettant le passage de la
canalisation « aller » le plus près possible
du point de puisage ; 5 à 6 mètres d’antenne
semblent raisonnables et réalistes.
Il vaut mieux des antennes de plusieurs
mètres alimentées par une eau à 57 °C que
des antennes courtes alimentées à 30 °C.
Les installations les plus simples réalisées
suivant ce schéma n’ont aucun problème
de contamination (figure 2). La longueur
des antennes n’est pas un critère de risque
légionelles mais elles doivent être la plus
courte possible pour des raisons de confort
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et d’économie
La maintenance commence
à la conception
Les établissements de santé n’ayant pas le
monopole des légionelloses, les maîtres
d’ouvrage et concepteurs doivent avoir une
attention particulière au niveau de la prescription et du contrôle :
• Limiter le nombre des bouclages (hydraulique et maintenance) ;
• Éviter les réseaux mitigés ;
• Exiger le plan d’architecture des
réseaux ;
• Exiger les notes de calcul des bouclages qui intègrent la position de réglage des
Outre les paramètres de température et
débits utilisés pour la maintenance des
réseaux sanitaires, il est intéressant de disposer d’indicateurs microbiologiques pour
suivre l’évolution de la prolifération microbienne dans le temps : Legionella pour les
eaux chaudes et Pseudomonas Aeruginosa pour les eaux froides
Véritable outil de diagnostic et de surveillance des installations, l’ATP-métrie
quantitative permet d’effectuer des cartographies biologiques avec résultats immédiats pour détecter les dérives microbiennes, évaluer toute action corrective mise
en place et surveiller dans le temps les
zones critiques. Ces outils permettent la
Kits QGA™, société Aqua-tools.
Figure 3: Difficultés d’accès aux organes de réglage.
N° 328 - L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES
- 61
Figure 4 : L’ATP intracellulaire en tant qu’indicateur de l’ensemble de la biomasse vivante.
mesure de la totalité de la flore microbiologique vivante dans l’échantillon d’eau
via la quantification de la molécule d’ATP
(Adénosine Triphosphate) intracellulaire
(cATP), marqueur énergétique de toutes
les cellules vivantes (figure 4). Malgré une
mesure non spécifique, la quantification
des microorganismes via le cATP permet
de prévenir le risque légionelles par la
démarche d’identification de la présence
de facteurs de risque de prolifération de la
bactérie. De tels facteurs, comme indiqué
en début de l’article, sont le biofilm et la
présence d’une forte flore interférente. Le
maître mot : prévenir une dérive, mettre en
place des actions correctives et mesurer en
temps réel la pertinence des actions.
Dans une démarche d’investigation, la première étape consiste à effectuer une cartographie biologique pour localiser les zones
Mesures de l’ATP intracellulaire
(cATP) via le kit QGA™
Le principe de la mesure de l’ATP repose sur la bioluminescence. Cette mesure est effectuée grâce à
l’enzyme Luciférase qui catalyse la réaction entre la
Luciférine (substrat), l’ATP (cofacteur) et l’oxygène,
ce qui entraîne une émission de lumière. Chaque
molécule d’ATP consommée dans la réaction
produit un photon de lumière.
La quantité de lumière produite est directement
proportionnelle à la quantité d’énergie biologique
présente dans l’échantillon. Le kit QGA™ mesure
uniquement l’ATP intracellulaire (cATP), contenu
dans les microorganismes vivants. L’ATP extracellulaire, libéré par des microorganismes morts
et qui pourrait être encore intact dans l’eau, est
éliminé par une étape préalable de filtration. La
mesure d’ATP-métrie peut être mise en œuvre in
situ : le filtrat d’un échantillon d’eau (50 ml), dont
les bactéries filtrées ont été lysées afin de libérer
leur ATP intracellulaire, est mis en solution avec
la Luciférase. La quantité de photons émis est
alors mesurée avec un Luminomètre. Grâce à une
solution étalon d’ATP, cette mesure est convertie
en concentration et exprimée en pg/mL ou Equivalents microorganismes/ml. La totalité de l’analyse
nécessite 4 minutes. Il est recommandé pour les
eaux sanitaires de présenter un niveau de cATP
d’environ 0,5pg/ml (recommandation Aqua-tools).
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de prolifération microbienne. Des prélèvements seront réalisés au niveau de tout le
réseau d’eau concerné – de l’eau de ville
jusqu’au point d’usage. Les analyses quantitatives par le QGA™ vont montrer clairement les points critiques de développement d’une biomasse importante, véritable
nid potentiel à légionelles. Cette cartographie permet de répondre à la question principale que se posent les services d’hygiène :
faut-il désinfecter la totalité du réseau, seulement les parties terminales concernées
ou une partie spécifique de l’installation.
Les résultats d’une cartographie biologique avec cette méthode sont disponibles dans l’heure qui suit les prélèvements
et permettent de déclencher immédiatement les mesures adéquates. Ces actions
(désinfections thermo-chimiques, nettoyages des adoucisseurs, des ballons d’eau
chaude etc) pourront être immédiatement
évaluées après par la même technique et
reconduites si nécessaire afin d’obtenir
une efficacité optimale. Les points critiques de l’installation identifiés dans cette
démarche pourront être surveillés dans le
temps afin de pouvoir adapter un niveau de
maintenance garantissant une maîtrise des
risques microbiologiques.
Mise en application de l’outil
de surveillance (cas concret)
Un établissement hospitalier de 200 lits,
présentant une forte contamination par la
légionelle sur l’ensemble du réseau, a été
cartographié par la méthode ATP-métrie
QGA™ dans le but de connaître la biologie
de l’installation et orienter les actions de
désinfection. Ce réseau, alimenté par une
production, comprend quatre bâtiments.
Dans le cadre de la protection contre les
brûlures, toutes les chambres sont équi-
pées d’un module thermostatique en gaine
technique. Les antennes terminales sont alimentées par un réseau d’eau chaude mitigé
à des températures de l’ordre de 45 °C. L’investigation a été effectuée au niveau de la
production et 3 chambres témoins de bâtiments différents afin de caractériser l’ensemble des réseaux.
La cartographie a permis d’identifier la présence d’une biomasse très importante au
niveau de l’adoucisseur et des antennes
terminales alimentant les douches et lavabos des chambres quelque soit le bâtiment.
Les analyses traditionnelles de légionelles
sur milieu gélosé réalisées sur les mêmes
points que l’ATP ont montré une contamination massive des points terminaux.
Suite à cette première investigation, une
chloration proportionnelle à 1 mg/l a été
mise en place sur l’ensemble du réseau
sanitaire, suivie par une désinfection
thermo-chimique à 60 °C, 3 mg/l de chlore
pendant 1 heure sur les points terminaux
quinze jours après. L’adoucisseur a également subit une désinfection.
Suite à ces actions curatives, une deuxième
cartographie ATP et culture met en évidence un abaissement de la biomasse de
l’ordre de 10 à 50 et des résultats légionelles négatifs sur l’ensemble des points.
La surveillance et le suivi de l’adoucisseur
indiquent une élévation anormale de la biomasse après un mois de fonctionnement.
Les points mesurés en amont de l’adoucisseur sont qualifiés de bon (tableau 1).
Cause probable de
la contamination terminale
et améliorations prévues
L’adoucisseur (10,58pg/ml en cATP et 7500
UFC/l en culture légionelle) (et probablement une autre source à l’origine) alimente le réseau d’eau chaude à 60 °C, la
température de production chute pendant
les périodes de pointes à une température
inférieure à 50 °C, le réseau contaminé distribue les légionelles aux points terminaux
mitigés. Rappelons qu’un puisage systématique dans ces conditions ne règle pas
le problème. Le biofilm s’installe dans les
zones où la température est favorable.
Dans le cas où les clapets qui équipent les
mitigeurs thermostatiques sont fuyards,
on retrouve des légionelles sur l’eau froide
en amont des mitigeurs. Dans ce cas, il est
important de surveiller les pressions entre
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Tableau 1 : Résultats de la cartographie ATP QGA™ dans un hôpital avant et après
les actions de désinfection
Cartographie après désinfection
(adoucisseur + réseau terminal)
Cartographie initiale
Zone
Nom Echantillon
cATP (pg/ml)
Equivalents Microorganismes/ ml
Legionella pneumophila (UFC/L)
cATP (pg/ml)
Equivalents
Microorganismes/ ml
Legionella
pneumophila (UFC/L)
Production
Avant adoucisseur
0,45
451
Production
Après Adoucisseur
10,58
10 582
7 500
1,05
1 050
< 250 nd
Production
Retour ECS
9,14
9 138
1,25
1 250
< 250 nd
Chambre 1
EF avant mitigeur
2,16
2 163
Chambre 1
EF Lavabo
2,79
2 794
9,30
9 295
< 250 nd
Chambre 1
EC avant mitigeur
41,95
41 951
< 250 nd
Chambre 1
EC douche
45,07
45 069
3 400
1,47
1 473
< 250 nd
Chambre 2
EF avant mitigeur
3,17
3 173
2,05
2 050
< 250 nd
Chambre 2
EF lavabo
1,12
1 118
350
0,95
950
< 250 nd
Chambre 2
EC avant mitigeur
6,12
6 121
350
1,52
1 520
< 250 nd
Chambre 2
EC douche
11,52
11 525
1 500
< 250 nd
Chambre 3
EF avant mitigeur
2,79
2 790
1,58
1 580
Chambre 3
EF lavabo
0,94
944
Chambre 3
EC avant mitigeur
80,17
80 172
1,50
1 500
Chambre 3
EC douche
73,38
51 289
1 200
2,05
2 050
< 250 nd
les réseaux ECS et EFS. Le traitement filmogène composé de matières organiques
ne facilite pas le règlement du problème. Sa
présence est néanmoins nécessaire car le
réseau est composé d’une mixité des canalisations (Cuivre et acier galvanisé).
Les améliorations projetées sont :
• Surveillance de l’adoucisseur par la
méthode cATP - si la contamination est persistante envisager son remplacement ;
• Règlement du problème de chute de température de la production ;
• Suppression des 200 éléments thermostatiques en gaine, remplacement de la robinetterie par des robinets mono-commandes
à butée et un équilibreur de pression dans
le cas où le risque de brûlure est avéré.
La suppression de la chloration et des filtres terminaux sera conditionnée par des
résultats bactériologiques par culture.
méthode de culture classique des microorganismes ait pu donner le résultat, et la
population fragilisée de ces établissements
est ainsi mieux protégée.
Intérêt de la méthode
d’ATP-métrie quantitative
Conclusion
L’intérêt principal de cette technique pour
les établissements de santé est la réactivité
qu’elle apporte pour anticiper les dérives
de l’installation (avant même que des légionelles soient dénombrées dans l’eau), mais
aussi la possibilité de vérifier l’efficacité
des actions de désinfection de l’eau, et ceci
sur tous les micro-organismes, aussi bien
cultivables que non cultivables. Ainsi, les
mesures correctives sont mises en place
et validées plusieurs jours avant qu’une
La maîtrise de la température en tout point
du réseau est conditionnée par la conception, la réalisation et les conditions de
maintenance. Les dérives sont mises en
évidence par les contrôles biologiques.
Traiter chimiquement un réseau de manière
permanente est un constat d’échec au
niveau de la maîtrise de son réseau. Le meilleur moyen de lutte contre la légionellose
est l’absence de légionelles dans les réseaux
ECS. Leur présence n’est pas une fatalité. n
MAÎTRISER LE RISQUE LEGIONELLES
par James CHERON
Cet ouvrage fait le point sur l’ensemble de la problématique légio­nel­les en couvrant tout à la fois
l’aspect réglementaire lié à l’exploitation d’équipements susceptibles de contribuer à propager
Legionella, sans oublier les aspects analyses et traitements. Il intéressera donc tout à la fois les
exploitants de tours aéroréfrigérantes, de réseaux ECS au sein des établissements susceptibles de
recevoir du public, mais aussi les collectivités locales et territoriales soucieuses de bien comprendre
la problématique légionelles pour mieux protéger les populations exposées à ce risque.
325 pages - Format 16 x 24 cm - ISBN 2-900086-67-1 - Prix public : 72 e TTC
Renseignements et commandes : Editions JOHANET
60, rue du Dessous des Berges - 75013 Paris - Tél. : (0)1.44.84.78.78.
Fax : (0)1.42.40.26.46. - www.editions-johanet.com
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