ARCHIVES

Confort thermique

Problématique de la stabilité de la température de l’eau minérale alimentant les postes de soins des établissements thermaux

Historique

Lorsque j’ai débuté ma carrière en thermalisme l’objectif était de recevoir le maximum de client avec le minimum d’eau.
Cela nous a conduit à créer des appareils de soins individuels dans lesquels une quantité d’eau initiale était allouée. Une pompe aspirait l’eau dans le bac et la refoulait à travers la lance de la douche ou la rampe d’aspersion.
L’eau revenait dans le bac pour être repompée. Durant le soin la température et la pression du soin étaient parfaitement stables et le confort thermique du curiste était assuré.
La seule dimension non prise en compte dans ce type de process était l’hygiène et la possibilité d’adapter la température du soin en fonction d’une prescription médicale.
Suite aux problèmes d’hygiène rencontrés dans un établissement thermal vers la fin des années 80, le recyclage de l’eau des douches fut interdit et la problématique de la stabilité de la température et de la pression de l’eau pendant les soins type douche jet, massage sous l’eau, douches pénétrantes etc. retrouva son acuité.
A l’époque, les surpresseurs de distribution d’eau minérale n’étaient pas équipés de variateurs de fréquence et les pressions variaient entre deux valeurs :
– une mini qui autorisait le démarrage des pompes,
– une maxi qui les arrêtaient.
Des ballons anti-court-cycle restituaient de l’eau au réseau pendant le temps où la pression chutait. Un différentiel de 2 bars entre ces deux valeurs était classique.
Si le poste de soins était alimenté par un surpresseur pour la voie chaude et la voie froide par un autre, l’obtention d’une température stable sur le poste de soins était une gageure, voire mission impossible, même avec des mitigeurs performants.
En effet, la pression variant tout le temps à chaque ouverture ou fermeture de soins de façon différente sur la voie chaude et froide, cela modifie de façon sensible l’équilibre entre la part d’eau chaude et froide qui traverse le mitigeur qui doit rattraper, là ou le mélangeur qui lui ne rattrape rien.
Résultat : la température du soin varie soit à la hausse soit à la baisse.

Aujourd’hui la technologie des surpresseurs a bien évolué et l’utilisation de variateurs de vitesse pour stabiliser la pression, quel que soit le débit, nous affranchit presque totalement de cette problématique.
Suivant les options de température prises en amont du poste de soins la garantie d’une température stable du poste de soins peut être donnée.

Température de distribution de l‘eau minérale

Le choix de cette température est fondamental pour la suite.
En effet, les difficultés plus ou moins grandes rencontrées dans l’obtention d’une température de soins stable dépendent de ce choix initial.
Ce choix lui-même dépend de plusieurs facteurs, le principal est la température d’émergence de l’eau minérale.
Si cette température est entre 35°C et 37°C, elle est souvent distribuée à température d’émergence, à température unique et les clients n’ont jamais subi de variations detempérature.
Par contre, compte-tenu de l’évolution de la réglementation sanitaire, certains de ces sites ont pu être confrontés, suivant la nature des eaux, à des problèmes de développements bactériens qui les ont conduits, suivant l’acuité des problèmes rencontrés à devoir augmenter la température de stockage des eaux pour se protéger.
Quelle que soit la température d’émergence, à partir du moment ou elle s’éloigne de la température d’utilisation, l’eau minérale doit être chauffée (ou refroidie) pour pouvoir être utilisée dans le soin.

A ce stade plusieurs solutions sont envisageables :

• 1- Chauffer ou refroidir l’eau avant stockage sortie émergence à la température du soin, stocker l’eau la distribuer.
  Ce choix, très rare compte tenu du risque sanitaire qu’il implique, garantit une bonne stabilité de température, mais je ne le conseillerais à personne.
• 2- Chauffer ou refroidir l’eau après stockage, à la température du soin, et la distribuer.
  Deux possibilités :
  • 2.1 Après réchauffage l’eau transite dans un petit réservoir avant d’être repompée et distribuée.
    Dans ce cas la stabilité de température est garantie mais le risque sanitaire est toujours présent même s’il est plus faible que dans l’hypothèse précédente, et il est impossible d’adapter la température à la prescription.
  • 2.2 L’eau issue du surpresseur de distribution traverse un échangeur où elle se réchauffe ou se refroidit puis est distribuée aux postes de soins.
    Le risque sanitaire diminue sans être exclu mais la stabilité de la température devient alors plus difficile à garantir et il est impossible de l’adapter à la prescription.
• 3- Stocker à la température d’émergence et distribuer à cette température pour la voie froide ou chaude du réseau et chauffer ou refroidir l’autre partie pour permettre le mitigeage aux postes de soins.
  Une subdivision peut s’opérer dans le mode opératoire :
  • 3.1 Après réchauffage ou refroidissement, l’eau est stockée dans un petit stockage chaud ou froid à une température éloignée des 37°C (>55°C pour le chaud et <25°C pour le froid) , puis re-pompée pour alimenter l’autre voie des mitigeurs.
    Cette solution doit permettre de garantir une bonne stabilité de température sur le poste de soins et ne pas introduire de risque sanitaire. Elle permet aussi d’adapter la température à la prescription.
  • 3.2 En sortie réchauffeur (ou refroidisseur) l’eau est distribuée directement sur le poste de soins pour alimenter l’autre voie des mitigeurs.
    Cette solution est moins favorable pour garantir une bonne stabilité de température sur le poste de soins, mais n’introduit pas de risque sanitaire particulier.
    Elle permet aussi d’adapter la température à la prescription.

Parmi les solutions évoquées seule la solution 3.1 nous permet de garantir une stabilité de température sans difficulté particulière mais elle génère un stockage et un surpresseur supplémentaire, les autres solutions, stables par nature, sont
inacceptables sur le plan bactériologique.
Dans la suite de l’exposé nous essayerons de voir quelles sont les règles à appliquer pour une mise en température de l’eau qui permettre d’obtenir une bonne stabilité au poste de soins.

Réseaux
Les postes de soins sensibles sont tous les types de douches.
C’est pourquoi il est indispensable de dissocier les réseaux des douches des réseaux des bains afin de ne pas les perturber lors des remplissages de baignoires.
Suivant la taille des établissements, il peut être prévu de subdiviser ces réseaux en plusieurs réseaux ayant chacun son système indépendant de mise en température afin de limiter les puissances des échangeurs et permettre une plus grande
finesse de régulation.

Choix des matériels de mise en température
Dans les installations récentes les échangeurs sont des échangeurs à plaques entre lesquelles circulent alternativement l’eau minérale à réchauffer ou à refroidir et, le fluide caloporteur.

Mise en température
Deux modes de mise en température ont cours:
- Débit variable température constante : moins cher, moins performant
- Débit constant température variable : plus onéreux (pompe supplémentaire)
plus performant, irrigation intégrale de l’échangeur d’où meilleure réactivité lors des phases d’évolution rapide du débit dans l’échangeur.
Nous abordons là le noeud du problème, à savoir la difficulté pour la régulation à réagir instantanément lors des variations brusques de débit liées à des mises en services ou arrêt de soins.
Le phénomène rencontré est le suivant : Lors d’une fermeture du soin, le débit traversant l’échangeur diminue brutalement
côté eau minérale, par contre, le débit du fluide caloporteur reste réglé pour satisfaire le débit antérieur, provoquant une élévation rapide de la température de sortie de l’eau minérale. La sonde de température intègre cette augmentation, transfère l’information au régulateur qui par l’intermédiaire de la vanne 3 voies diminue le débit du fluide caloporteur. La
température baisse, mais au-delà du point de consigne. La sonde envoie l’information au régulateur qui autorise la réouverture de la vanne. Ce phénomène se reproduit sur quelques périodes avant que la température soit de nouveau stable.
Ces mouvements de température sont inacceptables pour le curiste.
C’est pourquoi, il est indispensable d’apporter une grande vigilance dans les organes de régulation mis en oeuvre pour assurer cette mise en température.
En particulier, le choix des vannes 3 voies doit s’orienter à minima sur des vannes à moteur magnétique ou des vannes pneumatiques dont les temps de réponse sont très rapides, les vannes à moteur électrique étant à proscrire.
Le dimensionnement de ces vannes devra être réalisé avec précision afin qu’elles disposent d’une autorité suffisante.
Les régulateurs qui pilotent les vannes devront être des régulateurs de type industriel, réguler en mode PID et mis en service par des techniciens compétents présents durant toute une journée de soins significative.
Malgré toutes ces précautions, il est pratiquement impossible de garantir une parfaite stabilité de la température en sortie échangeur à tout moment de la journée.
En particulier, lorsque peu de cabines fonctionnent, les échangeurs sont surdimensionnés ainsi que les vannes de régulation.
Une très faible variation de la position de la vanne se traduit par une puissance transmise à l’échangeur suffisamment importante pour générer en sortie des élévations ou des baisses de température sensibles.
J’ai déjà indiqué qu’il était souhaitable de subdiviser la mise en température de l’eau minérale en plusieurs échangeurs pour limiter ce phénomène, mais cette technique n’est pas neutre en terme d’investissement.
Lors de ces phases à charge faible, un pompage de la régulation est pratiquement inévitable.
C’est pourquoi, bien qu’il constitue un volume supplémentaire à traiter lors des phases de pasteurisation ou traitement des réseaux, il nous semble indispensable de mettre en place un ballon dit d’amortissement en sortie échangeur, dans lequel l’eau surchauffée et l’eau sous-chauffée se mélangent rendant insensible au curiste la perception de ces évolutions de température.

Mitigeage ou mélange au point d’usage
Comme nous l’avons évoqué précédemment, la possibilité de modifier le point de consigne du soin est souvent demandée, ce qui suppose de pouvoir mélanger sur le poste de soins, un réseau chaud et un réseau froid dont nous avions fixé les températures idéales > 55°C et < 25°C.
Ces contraintes liées à l’hygiène, sont très défavorables quand à la stabilité de la température résultante.
En effet, la moindre variation de débit de l’une ou l’autre voie se traduit par une variation importante de la température résultante, alors que si les températures chaudes et froides sont proches, la perception de la variation de débit sera beaucoup plus faible.
Dans tous les cas de figure, la mise en place d’un mitigeur terminal, si la qualité de l’eau minérale est compatible avec les cartouches disponibles, doit être préférée à un simple mitigeage, si l’on se place du seul point de vue du client.
Si l’on se place du point de vue du technicien qui exploite le réseau, les mitigeurs sontdes points singuliers à prendre en compte lors des phases de désinfection du réseau
qui complexifient sa tâche et augmentent le coût de la maintenance.

Conclusion
La stabilité de la température des postes de soins peut aujourd’hui être garantie sous réserve de bien mettre en oeuvre des matériels performants, correctement dimensionnés
Il apparaît d’autre part, que la difficulté à obtenir cette stabilité est directement proportionnelle à l’exigence de prise en compte maximale des risques sanitaires dans les réseaux.
En particulier, la distribution à la température d’utilisation proche de 37°C est aujourd’hui difficilement aacceptable sachant que pour l’eau chaude sanitaire la réglementation impose un volume de trois litres maximum entre le point de mitigeage à 37°C et le point d’utilisation.