LES TOURS AEROREFRIGERANTES

1. LES TOURS AEROREFRIGERANTES Centrale nucléaire de Cattenom (Lorraine, France) Sous la Tutelle de M. Ludovic Servant, enseignant à l'université de Lille II

2. INTRODUCTION Où ? Dans les systèmes de climatisation, les usines types sucreries, chimie, combustion, … Qui ? Les secteurs tertiaires, industriels… Quand ? En Europe depuis un peu plus de 50 ans. Pourquoi ? Pour évacuer vers le milieu extérieur la chaleur issue de systèmes de refroidissement. Combien ? Département de Paris : 925 TAR pour 482 étbts. En fait, on trouve 1 TAR pour chaque circuit de refroidissement. Comment ? Le système repose sur le refroidissement évaporatif ou par voie humide, il est basé sur le contact direct entre l’air et l’eau du procédé à refroidir. Mode d’emploi => I] …Conséquences ? Les problèmes => II]

3. PLAN Les TAR : mode d’emploi Le fonctionnement des TAR Les textes applicables en la matière Les problèmes soulevés par les TAR Risques Un exemple type : la légionellose Conclusion

4. Les TAR : mode d’emploi Une TAR est en fait un échangeur de chaleur entre l’eau et l’air ambiant. L’eau chaude (25-45°C) est pulvérisée vers le haut grâce à un circuit d’air. L’air rejeté par la tour est chargé de vapeur d’eau (due à l’évaporation) et de fines gouttelettes d’eau. Cette vapeur d'eau explique le nuage (appelé panache) au dessus de la tour. La TAR est un système de réfrigérant atmosphérique humide qu’il faut distinguer des installations à voie sèche, sans pulvérisation d’eau, qui ne présentent pas de risques sanitaires. - aéroréfrigérantes fermées : le fluide à refroidir circule dans un échangeur tubulaire disposé dans la tour de refroidissement, un circuit d’eau secondaire propre à la tour permet de mettre en œuvre le refroidissement évaporatif. - aéroréfrigérantes ouvertes : à l'intérieur, l'eau à refroidir est pulvérisée en fines gouttelettes au niveau du système de distribution et s'écoule sur une surface d'échange, le "packing". L'eau refroidie est collectée dans un bassin de rétention en bas de la tour où elle est récupérée et renvoyée vers l'installation à refroidir. L'air est mis en mouvement par un ventilateur ou par un courant d'air. Ce flux se charge en humidité et entraîne les gouttelettes d'eau. Un séparateur de gouttelettes est placé en haut de la tour afin de limiter le plus possible l'entraînement des gouttelettes en dehors de la tour. Suivant les vitesses d'éjection de l'air, la conception géométrique de la tour, l'efficacité des pare-gouttelettes, les aérosols produits peuvent être en quantité plus ou moins grande dans l'air rejeté. Le fonctionnement des TAR

5. Les TAR : mode d’emploi On trouve également des TAR avec fonctionnement mixte, c’est-à-dire des tours de refroidissement hybrides dans lesquelles seront mélangés « systèmes sec et humide » qui pourront alterner en fonction du besoin. Les TAR sont donc destinées à refroidir des eaux qui ont été réchauffées par une source d'énergie. Quelques exemples : - pour la climatisation de locaux, cette source d'énergie est le condenseur des installations frigorifiques, - pour un réfrigérateur domestique, on trouve également un condenseur qui se trouve à l’arrière, … Les TAR sont installées à l’extérieur. Elles sont : - compactes, - silencieuses, - consomment peu d’énergie. Leur fonctionnement est simple et moyennant la mise en œuvre d’un programme régulier de maintenance et un suivi sanitaire, l’efficacité du système et la sécurité sont assurées. Cependant, le système n’est pas dénué de tout défaut et des risques existent, notamment au niveau sanitaire.

6. Les TAR : mode d’emploi Les TAR sont des ICPE classées sous la rubrique 2921 de la nomenclature suite au décret 2004-1331 du 1er décembre 2004. => « Installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air » Cette rubrique indique quelles installations sont soumises à Déclaration ou Autorisation. (arrêtés du 13/12/04) Les exploitants sont tenus d’effectuer leur déclaration auprès du Préfet de département. Le recensement est tenu à jour par les DRIRE. Depuis le 1er juin 2007, un arrêté portant agrément des organismes pour le contrôle des installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air, indique le nom et l’adresse des organismesagréés pour effectuer le contrôle de ces installations. Est également précisée, la date jusqu’à laquelle ces agréments sont valables. Les textes applicables en la matière

7. Les problèmes soulevés L'utilisation du principe de refroidissement par voie humide sur les installations équipées de TAR conduit à deux types d'émissions dans l'air : - le panache : nuage visible constitué de vapeur d’eau condensée, provenant de la quantité d’eau évaporée pour assurer le refroidissement. Il est constitué par de l’eau pure, - un entraînement vésiculaire ou primage : Il est constitué de fines particules d’eau (ou aérosol) entraînées dans l’atmosphère par la circulation de l’air dans la tour de refroidissement. Ces gouttelettes possèdent la même composition que le circuit d'eau et sont donc susceptibles de véhiculer des sels et des bactéries si le circuit est contaminé (Ex : tartre, corrosion, stagnation de l’eau, …). Risques Au delà de l’aspect réglementaire, il importe de sensibiliser les exploitants aux risques liés aux tours aéroréfrigérantes, notamment à celui de la légionellose. Ont ainsi été l’objet de travaux interministériels (Santé, Industrie et Environnement), des guides de bonnes pratiques, de formation ou encore d’analyse de gestion des risques attachés à la prolifération des legionelles.

8. La légionellose est une infection respiratoire découverte en 1976 lors d’un congrès de l’American Legion. Elle est provoquée par des bactéries vivant dans l'eau douce appelées legionelles qui prolifèrent entre 20°C et 48°C. Deux formes d’infection : La fièvre de Pontiac, infection bénigne guérissant sans traitement en 2 à 5 jours. Ces cas passent généralement inaperçus, La maladie du légionnaire, infection pulmonaire grave, entraînant le décès dans un peu plus de 15 % des cas. Les problèmes soulevés Une exemple type : la légionellose Transmission par inhalation de fines gouttelettes d'eau ou aérosols (taille < 5 µm) contenant des legionelles, Principales sources : réseaux d'eau chaude sanitaire (douches, bains à remous, fontaines décoratives...), systèmes de refroidissement par voie humide (tours aéroréfrigérantes). La majorité des cas sont "sporadiques" et l'origine de leur contamination reste rarement connue. Pour la moitié des cas déclarés, l’exposition à un risque a été rapportée les jours précédant la maladie : fréquentation d'un hôpital, d'une maison de retraite, d'un hôtel, d’un camping ou encore d’une station thermale. La légionellose n'est pas contagieuse et doit être déclarée depuis 1987.

9. Les problèmes soulevés Exemples concrets : Cas dus à des tours de refroidissement : -> entre 1998 et 2002 = 103 cas, 13 décès (pour Paris, Meaux, Sarlat, Ille et Vilaine). En 2003, dans la zone de Lens, 86 cas ayant entraîné 18 décès avaient été identifiés, nombres de mesures avaient été prises en vue de faire face à l’épidémie : Communiqués du Ministère de l’écologie et du développement durable et du Ministère de la santé, de la famille et des personnes handicapées, Rapports d’expertise de la part du Ministère de l’écologie et du développement durable, Rapport d’investigation de l’Institut de Veille Sanitaire, Prise de mesures destinées à identifier la présence éventuelle de legionelles (sur demande de la DRIRE), cette dernière a également demandé aux entreprises de mettre en oeuvre des mesures pour abaisser la concentration en legionelles, de manière préventive, et ceci sans attendre le résultats des analyses conduites, La société Noroxo à Harnes a même réalisé un nettoyage complet de ses circuits, Sur les 676 etbts vérifiés, 25 ont été identifiés comme pouvant présenter un risque de legionelles, … Ceci pour montrer que rien n’est pris à la légère et que le moindre cas fait l’objet de la plus grande attention de la part des services de l’État. En Août 2007, 3 cas ont encore été détectés à Carvin, Courrières et Oignies.

10. CONCLUSION La meilleure manière d’appréhender les risques de contamination est donc l’analyse préventive. • Différentes méthodes existent parmi lesquelles : • Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leurs Criticités (AMDEC), • HAZard and OPerability studies (HAZOP), • Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) = Analyse des dangers, des points critiques pour leur maîtrise. • Objectifs • Meilleure connaissance de son installation et des facteurs de risques qu’elle génère, • Mise en place d’améliorations en terme de conception, entretien et surveillance afin de minimiser les risques de prolifération des légionelles, • Mise en place de documents de suivi pour les opérations d’entretien, de surveillance de l’installation, • Rédaction de documents permettant la mise en place d’actions correctives en cas de contamination avérée.

11. SOURCES • http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/ • http://www.nord-pas-de-calais.drire.gouv.fr/ • http://www.environnement.ccip.fr/ • http://wikipedia.fr/ • Guide des bonnes pratiques : Legionella et tours aéroréfrigérantes • Guide méthodologique pour la réalisation d’une analyse de risque de prolifération de légionelles dans les installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air

12. Schéma simplifié d’une aéroréfrigérante humide

13. Schéma simplifié d’une TAR sèche

14. Schéma d’une aéroréfrigérante fermée humide

15. Schéma détaillé d’une aéroréfrigérante ouverte humide