SANITAIRE  
Install Magazine 970 – mai 2020

Rinçages hygiéniques

Le renouvellement d’eau est différent du rinçage

Le monde sanitaire fait souvent référence au rinçage, également en lien avec la désinfection et le nettoyage des installations d’eau potable. Il peut s’agir de rinçages avec ou sans additifs (tels que l’air, des détergents mécaniques, des produits chimiques). Ils sont réalisés lors du nettoyage ou lors de la première mise en service d’une installation d’eau potable. En outre, une bonne gestion de l’installation exige également des renouvellements d’eau réguliers. Pour garantir le processus, il est préférable d’utiliser des systèmes automatiques adaptés pour éviter de gaspiller trop d’eau. Après tout, l’idée est de consommer un minimum d’eau. Dans l’article suivant, nous abordons dans le cadre d’une bonne gestion les paramètres du rinçage.

Une bonne qualité d’eau potable signifie que le consommateur ne subit aucun dommage à sa santé que peuvent notamment causer les germes pathogènes. Cela signifie que l’installation doit être correctement posée et gérée. Outre l’entretien systématique, il faut veiller à un nombre de purges minimales pour éviter la stagnation. Cela signifie de prime abord que ce nombre doit être défini à la conception. Par la suite, les mesures appropriées doivent être prises, comme un renouvellement automatique de l’eau si l’usage courant n’est pas suffisant pour une raison quelconque. Le renouvellement d’eau sert principalement à éviter la stagnation. En soi, il s’agit d’une intervention différente d’un rinçage. Nous discutons ci-dessous des débits requis pour un renouvellement d’eau.

Renouvellement d’eau avec débit de pointe

Le débit de pointe est en fait un paramètre pour le dimensionnement des conduites. C’est le débit maximum qui peut s’écouler dans l’installation, en tenant compte des facteurs de simultanéité. En pratique, cela ne se produit que pendant quelques secondes toutes au plus. Le diamètre de la conduite est déterminé selon ce paramètre, en tenant compte des débits maximaux. Ces derniers déterminent alors les pertes de charge, qui à leur tour influencent le dimensionnement des diamètres des conduites. De cette manière, le débit de pointe constitue une donnée de base pour la conception du réseau de canalisations, calculé séparément pour l’eau chaude et l’eau froide. Lorsque l’eau est renouvelée au débit de pointe, l’installation est donc chargée au maximum. Il est donc primordial pendant cette procédure d’éviter que les consommateurs « normaux » ouvrent leur robinet. Autrement, l’installation sera surchargée et les débits requis aux points de puisage ne pourront plus être garantis en raison d’une pression de refoulement insuffisante. En ouvrant et en fermant des vannes de façon erratique, de grandes fluctuations de pression se produisent. Ces variations de pression entraîneront alors des fluctuations de température au niveau des mitigeurs. Dès lors, si un renouvellement d’eau se fait au débit de pointe, cela a des effets à ne pas sous-estimer sur le confort. Un schéma de puisage régulier à l’aide de robinets télécommandés peut également provoquer une nuisance sonore à des moments indésirables. D’autres aspects négatifs sont les coups de bélier, une plus grande force sur les accessoires ou les raccords et enfin, l’érosion des tuyaux. Pour toutes ces raisons, il est préférable de ne pas utiliser cette méthode en combinaison avec une commande automatique.

Renouvellement d’eau avec écoulement turbulent

Contrairement à un flux laminaire, un flux turbulent s’écarte du profil d’écoulement idéal. Ce dernier se caractérise par une répartition uniforme des vecteurs de vitesse d’écoulement sur tout le diamètre du tube. La Figure 1 montre les débits requis dans un tuyau en inox pour obtenir un écoulement turbulent dans différents diamètres de conduites. Cela démontre qu’il suffit de raccorder une toilette à un tuyau DN50 pour obtenir un débit turbulent. De cette façon, un rinçage à intervalles ou une utilisation courante de l’installation peuvent être suffisants pour garantir un renouvellement d’eau satisfaisant. Si pour une utilisation en toute sécurité un renouvellement d’eau automatique est nécessaire, il peut être réglé suivant un débit turbulent, ce qui est également avantageux au niveau hydraulique.

Rinçage hygiénique

Un rinçage hygiénique, tel que décrit dans les réglementations allemandes actuelles, n’est pas destiné à éviter la stagnation. Au contraire, l’objectif est de :

1. Rejeter les salissures à l’égout ;
2. Disséminer les désinfectants ;
3. Éliminer les dépôts et les biofilms dans les conduites existantes.

Nous examinons en détails les différents objectifs et les raisons du rinçage.

Rejeter les salissures à l’égout

Les installations d’eau potable récemment construites peuvent contenir des résidus de matériaux de construction ou d’autres salissures. Elles doivent être rincées avant la mise en service de l’installation. Cela nécessite un rinçage avec une vitesse d’écoulement d’au moins 2 m/s. Contrairement à un renouvellement d’eau, un rinçage nécessite d’abord l’enlèvement de tous les composants susceptibles de réduire le débit, tels que les brise-jets ou les pommeaux de douche. S’il n’est toujours pas possible d’obtenir l’écoulement requis, un groupe de surpression doit être utilisé. Le volume d’eau doit être remplacé environ une vingtaine de fois. Afin d’obtenir l’écoulement requis dans tous les diamètres de conduites, il faut également ouvrir suffisamment de points de puisage pour garantir un débit suffisant. L’installation ne peut être utilisée pendant le rinçage.

Lors de l’ajout de détergents ou de décontaminants, des débits moins importants suffiront. Il faut alors veiller à ce que le volume d’eau soit suffisamment renouvelé.

Éliminer les dépôts et les biofilms dans les conduites existantes

Un biofilm se formera sur toutes les surfaces qui entrent en contact avec l’eau. Ici, les germes pathogènes comme la légionelle trouvent des conditions de vie favorables pour se multiplier. L’eau stagnante peut générer des biofilms très épais. Ils se développent en permanence et ne sont supprimés que si le débit est suffisant pour éliminer les couches supérieures. Dans une installation d’eau potable bien gérée, le biofilm se limite à une couche d’épaisseur microscopique sur les conduites. La Figure 2 montre que la couche limite laminaire suivant Prandtl, qui est créée à la surface du tube par friction, a une épaisseur de 0,1 à 1 mm. À un débit suffisant, le biofilm ne peut survivre que dans cette couche limite laminaire.

Cela signifie également qu’une augmentation du débit à elle seule ne suffira pas, car la couche limite laminaire continuera d’exister et continuera à protéger le biofilm. Pour nettoyer efficacement l’installation, il est préférable de faire usage d’un mélange eau-air. Cette méthode de rinçage est plus laborieuse que l’utilisation d’eau seule et doit donc être appliquée par des professionnels. Ici aussi, les composants vulnérables, tels que les régulateurs de pression, les groupes de sécurité, les vannes de régulation, les vannes thermostatiques... doivent être enlevés pour éviter les dégâts par coups de bélier. Comme le mélange air-eau contient deux phases, la vitesse d’écoulement ne doit pas dépasser 0,5 m/s. L’effet de rinçage peut être accru en générant manuellement des coups de bélier, en ouvrant et fermant des vannes à boisseau sphérique par exemple. Le Tableau 1 présente les différentes méthodes de rinçage et leurs applications.

Conclusion

Nous avons abordé les paramètres de rinçage. La première conclusion à ce sujet est qu’il faut au préalable déterminer le but du rinçage. En effet, dans le cadre d’une bonne gestion de l’installation, un simple renouvellement d’eau peut suffire pour éviter la stagnation. Un rinçage au sens strict du terme n’est pas nécessaire. Lors d’un renouvellement d’eau, il est préférable de déterminer le débit de manière à créer un flux turbulent. L’utilisation du débit de pointe lors d’un renouvellement d’eau est une méthode moins appropriée. En effet, il n’y a aucun avantage hygiénique, puis, c’est plus laborieux et plus coûteux à mettre en œuvre.

Pour un véritable rinçage hygiénique, les paramètres doivent être considérés au cas par cas. Le rinçage sert-il à l’assainissement ou à la (re-)mise en service de l’installation après des travaux ? Des débits élevés ou des additifs sont-ils nécessaires ? En même temps, il faut toujours déterminer la durée au cours de laquelle les différents paramètres de rinçage doivent être respectés. C’est le seul moyen d’assurer une gestion hygiénique d’une installation d’eau potable.

Par le Prof. Dr.-Ing Carsten Backer (FH Münster) et Bernd Harker (FH Münster)

Figures : FH Münster