Hygiène des installations

Une installation propre sur le papier peut cultiver des bactéries. Il suffit d'une eau qui reste tiède quelque part, d'un tube où elle ne circule plus, d'un bac où elle stagne. L'hygiène se joue donc sur des grandeurs que l'exploitant sait mesurer : températures, débits, volumes et durées. Ce chapitre les relie aux seuils réglementaires et aux décisions qui en découlent.

73.1 Le périmètre

Le risque principal porte un nom : Legionella pneumophila. Cette bactérie vit dans l'eau douce. On la contracte surtout en respirant de fines gouttelettes d'eau contaminée ; l'eau avalée de travers par des patients fragiles est une voie plus rare. Toute installation qui garde de l'eau tiède et la met en gouttelettes entre donc dans le périmètre :

• l'eau chaude sanitaire : ballon, boucle et points de puisage (ch. 29 et 30), dont les douches ;
• l'eau froide qui se réchauffe dans une gaine chaude, un faux plafond ou à côté d'une colonne d'eau chaude ;
• les tours aéroréfrigérantes (ch. 47), qui pulvérisent une eau tiède dans un courant d'air ;
• les centrales et les réseaux d'air (ch. 37 et 38) : batterie froide et bac de condensats, humidificateur, filtres, conduits.

Les trois premières familles posent la même question physique : où l'eau passe-t-elle trop longtemps dans la plage où la bactérie se multiplie ?

73.2 Légionelles : où elles vivent, qui elles touchent

Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), les légionelles se multiplient entre 20 et 50 °C, avec un optimum vers 35 °C. La plage de 25 à 45 °C des chapitres 30 et 47 en est le cœur, où la croissance est la plus rapide. Sous 20 °C, la bactérie survit sans se multiplier ; au-dessus de 50 °C, elle meurt d'autant plus vite que l'eau est chaude.

Dans un réseau, elle vit surtout dans le biofilm, ce dépôt qui tapisse les parois et que nourrissent le tartre, la corrosion et la stagnation. Elle se multiplie aussi à l'intérieur d'amibes, qui la protègent de la chaleur et des désinfectants. Le rapport de 2001 de l'agence américaine de l'environnement (EPA) note qu'elle tolère mieux la chaleur que la plupart des bactéries entre 40 et 60 °C et qu'elle prend l'avantage sur la flore concurrente entre 45 et 55 °C. Une eau maintenue autour de 50 °C ne stérilise donc pas un réseau : elle peut même y sélectionner les légionelles.

La maladie du légionnaire est une pneumonie. Elle apparaît après 2 à 10 jours d'incubation, parfois jusqu'à 16 jours, et aucune transmission directe entre personnes n'a été rapportée. Sa létalité est de 5 à 10 % ; elle atteint 40 à 80 % chez les personnes immunodéprimées non traitées. Les plus de 50 ans représentent 75 à 80 % des cas, et les hommes 60 à 70 %. D'où une surveillance plus serrée dans les établissements de santé.

73.3 Tuer par la chaleur : D et z

À température fixe, une population de bactéries décroît en première approximation d'un facteur constant par unité de temps. Le temps de réduction décimale D est la durée qui la divise par dix, soit une réduction d'un « log ». Il est lui-même divisé par dix chaque fois que l'eau gagne z kelvins.

N(t) = N₀ · 10^−t/D(θ) D(θ) = D₆₀ · 10^{(60 − θ)/z}

Les valeurs publiées varient beaucoup selon la souche et le protocole. On en donne ici des ordres de grandeur, tirés d'une étude en accès libre (Cervero-Aragó et al., 2015) qui mesure en laboratoire, entre 50 et 70 °C, le temps de réduction de 4 log de souches libres ou associées à des amibes (tableaux 3 et 4). Le modèle du chapitre en déduit D (le quart de ce temps), puis ajuste une droite de log D en fonction de θ pour chaque série.

D en minutes selon la température de l'eau ; z vaut respectivement 9,39, 11,05 et 6,30 K ; souche libre de collection, souche libre isolée de l'environnement, souche associée à des amibes ; valeurs lissées par l'ajustement (R² de 0,860, 0,967 et 0,953).

La ligne qui compte est la dernière. Protégée par des amibes, la bactérie demande 104 min par log à 50 °C, donc 417 min pour 4 log ; à 55 °C, 16,8 min par log et 67 min pour 4 log ; à 60 °C, 2,69 min par log. Un réseau à 50 °C « tient » au sens du règlement mais détruit lentement ; à 60 °C, il détruit en quelques minutes. Toute la stratégie thermique découle de cette courbe, avec sa limite : la chaleur atteint mal le fond du biofilm.

73.4 Ce que dit la réglementation de l'eau chaude

En France, l'article 36 de l'arrêté du 23 juin 1978, dans sa rédaction issue de l'arrêté du 30 novembre 2005 et applicable depuis le 15 décembre 2006, fixe les températures. Contre les brûlures, l'eau ne dépasse pas 50 °C aux points de puisage des pièces destinées à la toilette, ni 60 °C dans les autres pièces, sauf 90 °C en certains points signalés des cuisines et buanderies d'établissements recevant du public. Contre les légionelles, deux règles valent pour les installations qui alimentent des points de puisage exposant à un aérosol, comme les douches, pendant leur utilisation et dans les 24 h qui la précèdent.

• Le réseau. Si le volume entre le point de mise en distribution et le point de puisage le plus éloigné dépasse 3 L, l'eau est à 50 °C au moins en tout point du système de distribution, hors tubes finaux d'alimentation, qui contiennent 3 L au plus et doivent être aussi courts que possible.
• La production. Si le volume de stockage atteint 400 L, hors préchauffage, l'eau sort à 55 °C au moins en permanence, ou bien elle est portée au moins une fois par 24 h à une température et pendant une durée fixées par l'annexe 1. Cette annexe, absente de la version consolidée en ligne, se lit dans le Journal officiel du 15 décembre 2005 : 2 min à 70 °C ou plus, 4 min à 65 °C, 60 min à 60 °C.

L'arrêté du 1^er février 2010, dans sa version en vigueur depuis le 1^er janvier 2023, organise la surveillance des réseaux qui alimentent des points d'usage à risque dans les établissements de santé, sociaux et médico-sociaux, pénitentiaires, les hôtels et résidences de tourisme, les campings et les autres établissements recevant du public (article 1). Son article 3 renvoie à des fréquences minimales. En établissement de santé (annexe 1), la température se relève chaque jour, ou en continu, en sortie de production et au retour de chaque boucle, et chaque semaine aux points d'usage représentatifs et les plus éloignés ; une analyse par an est exigée sur ces points, au retour de boucle et en fond de ballon. Ailleurs (annexe 2), les relevés sont mensuels et les analyses annuelles. L'article 4 fixe la limite : moins de 1 000 UFC/L de L. pneumophila (unités formant colonie par litre) aux points d'usage, et sous la limite de détection aux points accessibles aux patients particulièrement vulnérables. Si elle n'est pas tenue, le responsable prend sans délai des mesures correctives, puis en vérifie l'effet par de nouveaux prélèvements.

73.5 Brûlures et mitigeurs

Les deux exigences tirent en sens contraire : 55 °C en production, 50 °C au plus au robinet de la salle de bains. Le mitigeur thermostatique les concilie au plus près du point de puisage. Son bilan d'enthalpie donne la part d'eau chaude x qu'il prélève :

x = (θ_m − θ_f) / (θ_c − θ_f)

Avec de l'eau chaude à 55 °C et de l'eau froide à 15 °C, une douche à 38 °C prend 57,5 % d'eau chaude, et la limite de 50 °C correspond à 87,5 %. Le mitigeur tient cette proportion quand les pressions varient et coupe l'eau chaude si l'eau froide manque. Mais en aval, l'eau mitigée est à 38 °C, en pleine plage de multiplication : le tube final doit rester court. Le flexible de 1,5 m de la figure contient 0,075 L.

73.6 La boucle : débit, pertes, équilibrage

Une boucle garde l'eau chaude jusqu'aux points de puisage quand personne ne tire d'eau. Le circulateur fait passer assez d'eau pour que les pertes du réseau ne refroidissent pas le retour sous le seuil choisi (ch. 29). Le long d'un tube de coefficient linéique U′, parcouru par un débit ṁ dans un local à θ_a, la température décroît en exponentielle :

θ(x) = θ_a + (θ_e − θ_a) · exp(−U′ x / (ṁ c)) ṁ = Φ / (c Δθ)

La boucle du chapitre 29, 15 m d'aller en 18x1 et 15 m de retour en 14x1 calorifugés de 13 mm dans une pièce à 20 °C, demande 32,9 L/h pour aller de 55 à 50 °C et perd 189 W, soit 1 658 kWh/an.

La figure 73.1 montre une boucle collective d'exemple, définie dans le modèle du chapitre : un ballon de 500 L, un départ de 8 m en sous-sol, une colonne de 3 m par étage et trois branches de 20 m. Sur chaque branche, un piquage à 12 m alimente le point de puisage, puis une vanne d'équilibrage thermostatique rejoint le retour. Tout est calorifugé de 13 mm dans des volumes à 20 °C.

Exemple : régler le débit de bouclage de la colonne

1. Le volume jusqu'au point de puisage le plus éloigné, à l'étage 3, vaut 7,92 L. Il dépasse 3 L : tout le réseau doit rester à 50 °C au moins. Le ballon de 500 L impose aussi 55 °C en sortie.
2. Le modèle cherche le débit pour lequel le point le plus froid atteint 50 °C, les vannes répartissant le débit pour que les trois branches rendent la même température. Il trouve 112,8 L/h et une perte de 648 W.
3. Les vannes donnent 29,9, 32,3 et 37,8 % du débit aux étages 1, 2 et 3, soit 33,7, 36,5 et 42,6 L/h. L'étage 3 reçoit davantage, parce que son eau a déjà refroidi dans la colonne.
4. Les branches rendent 50,79 °C et le retour arrive au ballon à 50,00 °C : le point le plus froid est le retour. Aux piquages, l'eau est à 52,14, 52,04 et 51,85 °C.

Vannes grandes ouvertes, l'eau suit le chemin le moins résistant : le modèle trouve 38,1, 31,9 et 30,1 %, et l'étage 3, qui ne reçoit plus que 80 % de sa part, rend 49,98 °C. Sur cette colonne courte, 113,3 L/h suffiraient à corriger ; sur un réseau long et ramifié, le même mécanisme laisse des antennes entières sans débit.

Le curseur de l'étage 3 simule une vanne bloquée. À 40 % de sa part, l'étage 3 ne reçoit que 17,1 L/h ; sa branche rend 46,51 °C et son piquage n'est plus qu'à 48,84 °C. Les deux autres étages compensent, et le retour au ballon reste à 50,09 °C. Le thermomètre de retour dit que la boucle est conforme alors qu'un étage ne l'est plus. D'où les relevés aux points les plus éloignés et les thermomètres sur les vannes d'équilibrage. À demi-débit, en revanche, c'est le retour qui tombe, à 45,80 °C ; au débit de projet, une production à 52 °C le laisse à 47,45 °C.

Exemple : 55 °C ou 60 °C en production ?

1. À 55 °C en production, la boucle tient 50 °C avec 112,8 L/h et perd 648 W toute l'année, soit 5 680 kWh/an.
2. À 60 °C avec un retour à 55 °C, il faut 131,6 L/h, et la perte monte à 756 W, soit 6 620 kWh/an.
3. L'écart vaut 940 kWh/an, soit 16,6 % de plus, ou 189 € par an si cette chaleur est payée au prix d'exemple de l'électricité du chapitre 23 (0,20 €/kWh), comme au chapitre 29. La boucle du chapitre 29 donne le même ordre : 220 W et 1 931 kWh/an à 60/55 °C, soit 16,5 % de plus.
4. En échange, au point le plus froid, D passe de 104 à 16,8 min pour la souche protégée par des amibes.

Ces pertes ont un second effet : dans la gaine, les colonnes de l'exemple cèdent 128 W, qui réchauffent l'air et l'eau froide qui y passe.

73.7 Bras morts, antennes et eau froide qui tiédit

Un bras mort est un tube que l'eau ne traverse plus : piquage abandonné, appareil déposé, by-pass fermé. Une antenne est un tube non bouclé, comme celui qui relie un piquage à un mitigeur. Dans les deux cas, l'eau refroidit dès que le puisage s'arrête et traverse toute la plage de multiplication. Selon le modèle du chapitre 29, une antenne en 14x1 non calorifugée, dans une pièce à 20 °C, passe de 55 à 45 °C en 8 min et à 30 °C en 33 min ; calorifugée de 9 mm, elle atteint 45 °C en 16 min. Le calorifuge retarde, il n'empêche pas.

La règle des 3 L se lit comme une longueur. Avec V = π d² L / 4, 3 L remplissent 38,2 m de 12x1, 26,5 m de 14x1, 19,5 m de 16x1, 14,9 m de 18x1 ou 9,5 m de 22x1. L'antenne de 1,5 m en 14x1 de la figure contient 0,170 L. La règle fixe un plafond, pas un objectif : une antenne qui ne sert plus se supprime à son piquage.

L'eau froide pose le problème inverse. Immobile à 15 °C dans un tube de 16x1 nu, au fond d'une gaine à 27 °C (hypothèse d'exemple), elle atteint 20 °C en 19 min et 25 °C en 1,2 h ; calorifugée de 9 mm, 25 °C en 1,9 h. Une nuit sans puisage suffit à la placer dans la plage de multiplication. On éloigne les colonnes d'eau froide des colonnes chaudes, on les calorifuge et l'on fait couler les points peu utilisés.

73.8 Choc thermique et chloration choc

Quand les analyses dépassent le seuil, ou après une longue période sans usage, on désinfecte. Le choc thermique porte toute la boucle à haute température, puis on fait couler chaque point de puisage. Le rapport de l'EPA décrit une eau au-dessus de 70 °C et chaque point distal rincé pendant 30 min.

Exemple : durée d'un choc thermique

1. La production passe à 70 °C, le circulateur gardant 112,8 L/h. Le modèle donne 62,69 °C au point le plus froid, le retour au ballon.
2. À cette température, D vaut 1,01 min pour la souche protégée par des amibes : 4 log demandent 4,03 min, contre 2,29 min pour la souche de collection libre.
3. Avec le même ajustement, les durées de l'annexe 1 donnent 28,8 log en 2 min à 70 °C, 9,3 log en 4 min à 65 °C et 22,3 log en 60 min à 60 °C : une marge large, pour une eau qui atteint vraiment ces températures.
4. L'eau arrive alors à 65,8 °C aux piquages. Un mitigeur réglé sur 38 °C n'y prend plus que 45,3 % d'eau chaude ; sans mitigeur, la douche brûle. Le choc se fait points fermés ou surveillés, usagers prévenus.

La chaleur atteint mal le biofilm, le fond des bras morts et les tubes où l'eau ne circule pas pendant le choc, et l'EPA rapporte des recolonisations en quelques mois. Le choc répond à une crise : si les analyses repassent au-dessus du seuil, la cause est ailleurs, dans un débit insuffisant, une branche déséquilibrée, un bras mort ou une production trop froide.

La chloration choc remplace la chaleur par une forte concentration de chlore, maintenue une à deux heures selon l'EPA, avant rinçage. Elle atteint les tubes où l'eau chaude ne circule pas, mais corrode les métaux et abîme les joints ; ses doses relèvent de la réglementation sanitaire et des notices des matériaux.

73.9 Entretien et fichier sanitaire

L'article 3 de l'arrêté de 2010 demande de consigner dans un fichier sanitaire des installations, souvent appelé carnet sanitaire, les modalités et les résultats de la surveillance, la description des réseaux et leur maintenance. L'usage y ajoute les désinfections et les travaux. Les gestes d'entretien en découlent :

• vidanger et détartrer le ballon, dont le fond accumule boues et tartre ;
• vérifier le réglage et la température des vannes d'équilibrage, branche par branche ;
• supprimer les bras morts au piquage plutôt que de les isoler par une vanne ;
• détartrer ou changer pommes de douche et flexibles ;
• avant de rouvrir un réseau resté plusieurs semaines sans usage, purger, puis prélever dans les trois semaines qui précèdent l'accueil du public, résultats connus avant la réouverture (même article).

73.10 Tours aéroréfrigérantes en bref

La tour du chapitre 47 fait circuler 6,833 kg/s d'eau entre 24,95 et 29,95 °C, au cœur de la plage de multiplication. Elle évapore 240 kg/h et entraîne 0,01 % du débit en gouttelettes, soit 2,46 kg/h d'eau emportée par l'air : c'est le plafond que le fournisseur doit garantir pour tout pare-gouttelettes posé depuis le 1^er juillet 2005 (point 2.5.2). Ces installations relèvent de la rubrique 2921 des installations classées. L'arrêté du 14 décembre 2013 qui fixe les prescriptions générales du régime de déclaration (annexe I, point 3.7) vise moins de 1 000 UFC/L, avec des analyses au moins tous les deux mois en fonctionnement. Au-dessus, l'exploitant engage des actions curatives et en vérifie l'effet ; à 100 000 UFC/L ou plus, il arrête aussitôt la dispersion d'eau, informe l'inspection et ne la remet en service qu'après avoir recherché la cause, engagé les actions correctives et écarté tout risque de prolifération. L'analyse méthodique des risques se révise au moins tous les deux ans. Les leviers techniques sont au chapitre 47.

73.11 Centrales et réseaux d'air

Dans une centrale, l'eau liquide apparaît à la batterie froide. Celle du plateau des chapitres 37 et 38, au point d'été de 31 °C et 10 g/kg, condense 10,43 kg/h d'eau pour 5 000 m³/h ; l'air en sort à 12,5 °C et 91,8 % d'humidité relative et il est soufflé à 86,0 %. D'où trois règles. Le bac de condensats se vide entièrement, par une pente et un siphon adapté à la dépression de la section (ch. 37). Aucun filtre ni isolant fibreux ne reste humide en aval d'une batterie froide ou d'un humidificateur. L'humidificateur vaporise, ou pulvérise une eau traitée et suivie comme une eau à risque. La VDI 6022-1, citée aux chapitres 37 et 38, en est la référence usuelle ; l'EN 16798-3 traite des performances des systèmes de ventilation. La propreté des conduits se contrôle par inspection, au besoin par mesure des dépôts, et suppose des trappes de visite prévues dès la conception.

À retenir

• Les légionelles se multiplient entre 20 et 50 °C, surtout de 25 à 45 °C, dans le biofilm et les amibes ; on les contracte en respirant un aérosol.
• La chaleur tue selon D et z. Pour une souche protégée par des amibes, D vaut 104 min à 50 °C, 16,8 min à 55 °C et 2,69 min à 60 °C.
• Article 36 de l'arrêté de 1978 : 55 °C en sortie dès 400 L de stockage, 50 °C en tout point du réseau au-delà de 3 L, au plus 50 °C au robinet de la salle de bains grâce au mitigeur.
• Le débit de bouclage se calcule sur le point le plus froid ; les vannes d'équilibrage le répartissent. Un étage déréglé peut passer sous 50 °C sans que le thermomètre de retour le montre.
• Passer de 55/50 à 60/55 °C coûte environ 17 % de pertes de boucle en plus et divise D par six.
• Bras morts et eau froide tiède sont des réservoirs : supprimer les uns, calorifuger et éloigner l'autre.
• Choc thermique et chloration traitent une crise, pas sa cause. Fichier sanitaire, relevés et analyses à jour.

Sources publiques : arrêté du 23 juin 1978, article 36 dans sa rédaction issue de l'arrêté du 30 novembre 2005 (JORF du 15 décembre 2005, NOR SANP0524385A), version consolidée lue sur Légifrance le 26 octobre 2026 ; arrêté du 1^er février 2010 relatif à la surveillance des légionelles dans les installations de production, de stockage et de distribution d'eau chaude sanitaire, version consolidée (articles 1 à 6 et annexe 1 en vigueur depuis le 1^er janvier 2023), Légifrance ; arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales des installations de la rubrique 2921 soumises à déclaration, version consolidée (annexe I modifiée le 23 juillet 2021), Légifrance ; Organisation mondiale de la santé, aide-mémoire « Légionellose » (version française), 6 septembre 2022 ; US EPA, Legionella: Drinking Water Health Advisory, EPA-822-B-01-005, mars 2001 ; S. Cervero-Aragó, S. Rodríguez-Martínez, A. Puertas-Bennasar, R. M. Araujo, « Effect of common drinking water disinfectants, chlorine and heat, on free Legionella and amoebae-associated Legionella », PLoS ONE 10(8), e0134726, 2015, tableaux 3 et 4. Calculs : le modèle du cours du chapitre, qui importe les modèles des chapitres 29 et 47 et le modèle commun du cours ; durées de l'annexe 1 de l'arrêté de 2005 lues sur le fac-similé du Journal officiel du 15 décembre 2005 (texte 36).