Régime de temperatures abaisse pour L’ECS: pas pour tout de suite

Le CSTC étudie des possibilités énergétiquement efficaces pour la maîtrise de la légionelle

En mai 2019, une contamination par la légionelle dans la zone portuaire de Gand a dominé le journal durant des semaines. Une tour de refroidissement s’est finalement avérée être à l’origine de l’infection, mais on observe aussi une augmentation du nombre de contaminations liées aux installations sanitaires. D’après Bart Bleys et Karla Dinne (CSTC), cela est imputable en partie à la vigilance accrue des médecins et du personnel soignant, mais la diminution des températures de production d’ECS pourrait également jouer un rôle.

Toujours sous-estimé

574 décès en Europe en 2017

Bien que l’attention se soit surtout focalisée sur la contamination par la légionelle à Gand l’an dernier, elle est loin d’être un cas unique. En 2017 (les chiffres les plus récents disponibles aujourd’hui), non moins de 235 cas de légionellose ont été rapportés en Belgique. 183 d’entre eux ont finalement été confirmés. Cela correspond à une incidence de 1,9 cas par 100.000 habitants – juste au-dessus de la moyenne européenne de 1,8/100.000. Environ un individu touché sur dix ne survit, en outre, pas à l’infection.

“On affirme parfois que le nombre de décès est peu élevé par rapport au nombre de décès résultant par exemple d’accidents de la route”, réagit le bio-ingénieur Bart Bleys, responsable du Laboratoire Techniques de l’eau au CSTC, le Centre Scientifique et Technique de la Construction. “Une affirmation dangereuse car on oublie, de ce fait, les lourdes conséquences que l’infection peut avoir pour les survivants. La légionellose n’attaque, en effet, pas seulement les poumons. Celui y survivant peut souffrir de dommages résiduels au niveau d’autres organes ou perdre parfois sa motricité de précision, ce qui peut compliquer considérablement la vie quotidienne.”

Risque lié à la construction

Et il n’y a pas que les conséquences physiques de la légionellose qui sont sous-estimées, assure l’ingénieur biochimique Karla Dinne, responsable du Laboratoire Microbiologie du CSTC. “La légionelle est une bactérie et donc avant tout un problème microbiologique,” déclare-t-elle, “mais sa présence dans des installations techniques est aussi étroitement liée à leur conception, à leur entretien et à leur utilisation. Ils déterminent, en effet, les conditions dans lesquelles la bactérie prolifère ou meurt.”

“Nous voyons pourtant que face à d’autres risques de premier plan liés à la construction, la Légionelle ne fait toujours pas le poids. Tout le monde trouve parfaitement normal d’investir dans la prévention contre les incendies et les détecteurs de CO mais pour ce qui est de la Légionelle, personne ne semble conscient du danger. Le fait qu’on contracte généralement une infection pendant un moment de détente et de confort (douche, bain à bulles… ) ne simplifie évidemment pas les choses.”

“Parallèlement, on note néanmoins la demande de responsabilités”, souligne Bleys. “Dans le cadre de recherche à la source, on recherche l’origine et le responsable. En tant qu’installateur aussi, vous devez en être bien conscient. Prenez les ballons d’eau chaude avec un programme anti-légionelle. Avant, certains fabricants donnaient encore des directives concernant les bons réglages; aujourd’hui, la plupart d’entre eux ne s’y risquent plus et refilent la patate chaude à l’installateur. Il doit faire en sorte que les régimes de température réglés soient sûrs.”

Priorité à la qualité d’eau hygiénique

Législation

C’est pour ces raisons qu’en Flandre, les bâtiments et installations publics sont soumis depuis 2007 au décret relatif à la Légionelle, qui détermine notamment les principales responsabilités et mesures de précaution et englobe aussi via les MTD des prescriptions d’installation concrètes. Un point de départ central ici, et la norme pour toutes les installations, c’est que l’eau chaude sanitaire (ECS) doit être produite au moins à 60 °C. “Cette température de production offre la sécurité nécessaire”, précise Bleys. “Elle se base sur le fait que dans des conditions de laboratoire, la prolifération de Légionelle est freinée à partir de 45 à 47 °C mais tient également compte du fait que dans des situations réelles, les bactéries peuvent être mieux protégées, par exemple dans un biofilm.”

Pression sur la température de production

Ces dernières années, la température de production élevée de l’ECS s’est toutefois retrouvée de plus en plus sous pression. “En raison des normes d’isolation plus strictes et de l’efficacité énergétique croissante des nouveaux bâtiments, l’ECS représente une part de plus en plus importante de notre consommation d’énergie”, explique Bleys. “Si on ajoute à cela le fait que l’eau chaude sanitaire est généralement consommée à une température de maximum 45 °C (et donc pas 60 °C) et que les températures de production élevées ne sont pas optimales pour tous les appareils de chauffe modernes, il n’est pas illogique qu’on recherche des solutions plus efficaces en termes d’énergie pour la production d’ECS et qu’on envisage une diminution de la température de production en particulier. Si cela est proposé simplement comme solution, souvent avec l’explication que la prolifération de Légionelle diminue tout de même à partir de 45 °C, cela est toutefois problématique. Selon le principe de prudence, il vaut en effet mieux maintenir, tant qu’il n’a pas été prouvé dans des conditions réelles que cela était possible sans risques pour la santé publique, des températures sûres. L’économie d’énergie est importante mais la santé doit rester prioritaire.”

Plus de prise de conscience nécessaire

“Attention, diminuer la température de production n’est légalement pas autorisé dans les installations tombant sous le décret relatif à la Légionelle”, déclare Dinne. “Même si cela n’empêche bien sûr pas tout le monde d’essayer. Toutes les installations ne sont, en outre, pas soumises au décret relatif à la Légionelle: pour les installations résidentielles, suivre les MTD n’est qu’une recommandation et à Bruxelles et en Wallonie, la législation se limite aux douches dans les piscines publiques. C’est notamment pourquoi nous avons décidé de tester des régimes de température alternatifs dans une configuration de test et d’examiner quelles températures et désinfections thermiques s’imposaient au minimum pour contrôler à nouveau une installation contaminée. Nous voulons ainsi surtout générer une prise de conscience concernant l’impact d’un tel régime de température moins élevée sur les risques pour la santé. Il est logique que nous tenions compte du scénario catastrophe: chaque installation peut être contaminée à un certain moment.”

LEXIQUE

Légionelle: nom collectif de différentes bactéries, renvoyant généralement à la Legionella pneumophila.

Legionella pneumophila: sous-groupe parmi les bactéries de type légionelle, responsable de la plupart des infections par Légionelle chez l’homme. Peut pénétrer via des aérosols jusque dans les alvéoles pulmonaires de l’homme et y causer de graves dommages.

Légionellose: maladie infectieuse bactérienne causée par la Légionelle.

MTD: Meilleures Techniques Disponibles. Série de technologies et mesures organisationnelles appliquées pour éviter le développement de germes de légionelle dans les systèmes d’eau. Elément du décret sur la Légionelle.

UFC/l: unités formant colonie par litre. Mesure pour la concentration de Légionelle dans l’eau.

Quelques leÇons tirées des essais

Des chocs de 60 °C ne suffisent pas

Les résultats de la configuration de test ont en tout cas surpris Bleys comme Dinne. “Nous pensions que des chocs thermiques à 60 °C, pour une température de production de 45 °C, à une fréquence suffisamment élevée, suffiraient pour obtenir une concentration de légionelle inférieure au seuil recommandé de 1.000 UFC/l,” raconte Dinne, “mais cela était loin d’être le cas. Nous avions beau examiner l’installation à la loupe, supprimer les éléments à risque, désinfecter les robinets et augmenter la fréquence et la durée des chocs thermiques, nous nous heurtions à chaque fois à des concentrations bien trop élevées. Sachant que, par rapport à des installations réelles, notre configuration de test était non seulement particulièrement simple mais également fortement optimisée – il n’y avait, en effet, pas de conduites mortes, le vase d’expansion avait été retiré et une pompe de déstratification avait été ajoutée, tout était fréquemment utilisé, etc., nous pouvons dire avec certitude qu’une température de production de 45 °C en combinaison avec des chocs thermiques de 60 °C ne suffira jamais dans des conditions réelles pour contrôler une infection.”

Consommation d’énergie, vaste donnée

Avec des chocs thermiques à 65 °C, Bleys et Dinne sont parvenus à contrôler la concentration dans certaines conditions. “Nous avons vu les premiers résultats positifs à une température de production de 45 °C et avec un choc thermique hebdomadaire de 65 °C; ici, tous les points de tirage et robinets de prélèvement d’échantillons étaient rincés dans l’ordre de circulation pendant une demi-heure”, déclare Bleys. “D’un point de vue pratique, une telle solution n’est cependant pas une sinécure car quelqu’un doit ouvrir et fermer tous les points de tirage manuellement et surveiller la température de l’eau. Dans la plupart des cas, la source de chaleur n’est, en outre, pas en mesure de suivre une telle demande de chaleur continue et énormément d’eau est gaspillée. Ce sont également des facettes de la consommation d’énergie."

La légionelle n’est pas seulement un problème de ballon d’eau chaude

Bleys tient à dissiper encore une idée fausse concernant la Légionelle. “La Légionelle est généralement considérée comme un problème de ballon d’eau chaude. Dans la pratique, nous observons pourtant aussi parfois des contaminations dans des installations avec un échangeur thermique à plaques. Dans le futur, nous prévoyons dès lors une recherche similaire pour ce type d’installations. Quelle que soit la manière dont cela se passe, avec la production d’ECS, il vaut mieux jouer la carte de la sécurité!”

Recherches complémentaires

En prolongeant le choc thermique à 65 °C à 24 heures, le profil de tirage existant, et donc l’utilisation normale de l’installation, a finalement pu être utilisé pour la désinfection. Cela s’est avéré suffisant pour maintenir la concentration sous les 1.000 UFC/l. A condition, du moins, que tous les points de tirage soient utilisés pendant au moins 150 secondes successives. Bleys et Dinne soulignent à nouveau que de tels résultats sont loin de pouvoir être étendus à des conditions réelles. “A l’heure actuelle, notre recherche n’offre pas la moindre garantie en ce qui concerne la sécurité d’un régime de température abaissé. Pour cela, des recherches complémentaires sont absolument indispensables.”

Les chocs thermiques ont également un impact sur l’installation

Bleys reconnaît aussi que l’application d’un régime de température adapté avec une température de production moins élevée et de plus gros chocs a un impact sur l’installation.

“Une installation utilisant des conduites en plastique de classe 2 peut en principe parfaitement résister aux gros chocs de température,” affirme-t-il, “mais les chocs accéléreront généralement le vieillissement de l’installation et de ses composants. Un entretien régulier est, de ce fait, d’autant plus important.”

configuration et résultats de test en detail

Un ménage de 4 à 5 personnes

La configuration d’essai à Limelette a été construite dans le cadre du trajet VIS Instal2020 et consiste notamment en un ballon d’eau chaude de 200 litres, une conduite de circulation isolée d’environ 40 m de longueur et deux points de tirage, sur lesquels est appliqué un profil de tirage déterminé préalablement pour respectivement une douche et un robinet de cuisine. L’installation simule ainsi de la manière la plus simple l’installation à ECS d’un ménage de 4 à 5 personnes.

Dans le cadre de la recherche, différents robinets de prélèvement d’échantillons et un ballon d’eau chaude de culture ont encore été ajoutés et l’installation a été entièrement dotée de mesureurs de température et de débit.

Le ballon d’eau chaude de culture, avec à l’intérieur un consortium de bactéries Legionella pneumophila, provenant d’une installation infectée réelle, n’a dans ce cas cependant été utilisé qu’une fois.

Dès l’installation contaminée, elle a été déconnectée et alimentée avec de l’eau potable fraîche, de manière à pouvoir surveiller spécifiquement la réaction des bactéries présentes à divers régimes de température.

45 °C – 60 °C

Au cours de la première phase de la recherche, la production d’eau chaude sanitaire s’effectuait à une température de 45 °C, avec des chocs réguliers à 60 °C. L’installation était suivie hebdomadairement et le régime de chauffe adapté peu à peu aux résultats, d’un choc thermique hebdomadaire de 30 minutes, en combinaison ou non avec un rinçage thermique des robinets de tirage et de prélèvement d’échantillons au début, à des chocs quotidiens de 60 minutes à la fin.

Au cours de ces semaines, l’installation a aussi subi quelques adaptations afin de lutter contre la prolifération de Légionelle: l’ajout d’une pompe de déstratification s’est avéré crucial pour obtenir une répartition homogène de la température dans le ballon d’eau chaude et donc éviter des températures trop basses en dessous du récipient, tandis que le vase d’expansion, situé du côté froid du ballon d’eau chaude, s’est avéré être une source de re-contamination et a donc été retiré.

Malgré la fréquence élevée de chocs thermiques et les mesures complémentaires, la contamination par la légionelle n’a toutefois jamais été maintenue sous contrôle lors de cette phase de test. Une concentration inférieure à 1.000 UFC/l n’a été obtenue que quelques fois, et elle augmentait ensuite à nouveau directement après le choc thermique.

45 °C – 65 °C

Au cours d’une seconde phase, un régime alternatif a donc été appliqué. La production s’effectuait toujours à 45 °C mais pour les chocs thermiques, on appliquait une température de 65 °C. On a à nouveau commencé avec un choc hebdomadaire de 30 minutes, augmenté peu à peu.

Avec un choc hebdomadaire avec tous les robinets de tirage et de prélèvement d’échantillons coulant pendant 30 minutes, les premiers résultats positifs ont été enregistrés, avec toutefois bien sûr une consommation d’eau élevée et les implications pratiques nécessaires.

Par la suite, une attention particulière a donc été accordée à l’intégration du rinçage thermique des points de tirage dans le régime de tirage existant. Ici, le robinet de cuisine s’est avéré le facteur le plus difficile en raison des tirages normalement très brefs mais finalement, la contamination par la légionelle dans la configuration de test a été maintenue sous les 1.000 UFC/l prescrits avec un choc hebdomadaire de 24 h et un tirage supplémentaire sur le robinet de cuisine de 150 secondes.

Attention, ces chocs doivent dès lors rester appliqués de manière conséquente!

MTD

En guise de repère, le régime prescrit par les MTD (production à 60 °C, avec un minimum de 55 °C sur le retour) a également été appliqué sur l’installation de test. La contamination par la légionelle a ainsi pu être gardée sous contrôle rapidement et de manière durable.

Les exigences actuelles de température des MTD sont autrement dit sûres.

Suite des recherches

Ces prochaines années, le CSTC prévoit encore des recherches complémentaires sur les effets d’un régime de température avec comme base une production d’ECS à 50 °C.

Dans le cadre du projet TETRA ‘Réseaux thermiques de qualité’ approuvé récemment, une nouvelle configuration de test sera construite avec au lieu d’un ballon d’eau chaude un échangeur thermique, afin d’examiner là aussi la réaction d’une contamination par la légionelle à divers régimes de température.