LES TOURS LES TOURS AEROREFRIGERANTESAEROREFRIGERANTES

Centrale nucléaire de Cattenom (Lorraine, France)

Sous la Tutelle de M. Ludovic Servant, enseignant à l'université de Lille II

INTRODUCTIONINTRODUCTION 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]

PLANPLAN

I.I. Les TAR : mode d’emploiLes TAR : mode d’emploi

A. Le fonctionnement des TAR

B. Les textes applicables en la matière

I.I. Les problèmes soulevés par les TARLes problèmes soulevés par les TAR

A. Risques

B. Un exemple type : la légionellose

Conclusion Conclusion

I.I. Les TAR : mode d’emploiLes TAR : mode d’emploi

Une TAR est en fait un 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 deL’eau chaude (25-45°C) est pulvérisée vers le haut grâce à un circuit d’air. L’air rejeté par la tour est chargé devapeur d’eau (due à l’évaporation) et de fines gouttelettes d’eau. Cette vapeur d'eau explique le nuage 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.(appelé panache) au dessus de la tour.

La TAR est un système de La TAR est un système de réfrigérant atmosphérique humide qu’il faut distinguer des installations à voie qu’il faut distinguer des installations à voiesèche, sans pulvérisation d’eau, qui ne présentent pas de risques sanitaires. 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 dele fluide à refroidir circule dans un échangeur tubulaire disposé dans la tour derefroidissement, un circuit d’eau secondaire propre à la tour permet de mettre en œuvre le refroidissementrefroidissement, un circuit d’eau secondaire propre à la tour permet de mettre en œuvre le refroidissementévaporatif.évaporatif.

-- aéroréfrigérantes ouvertes : à : à l'intérieur, l'intérieur, l'eau à refroidir est pulvérisée en fines gouttelettes au niveau du à refroidir est pulvérisée en fines gouttelettes au niveau dusystème de distribution et s'écoule sur une surface d'échange, le "packing". L'eau refroidie est collectée dans un 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 tourbassin de rétention en bas de la tour où elle est récupérée et renvoyée vers l'installation à refroidir. 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 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 plusentraîne les gouttelettes d'eau. Un séparateur de gouttelettes est placé en haut de la tour afin de limiter le pluspossible l'entraînement des gouttelettes en dehors de la tour. 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, Suivant les vitesses d'éjection de l'air, la conception géométrique de la tour, l'efficacité des pare-gouttelettes, lesles

aérosols produits peuvent être en quantité plus ou moins grande dans l'air rejeté.aérosols produits peuvent être en quantité plus ou moins grande dans l'air rejeté.

A.A. Le fonctionnement des TARLe fonctionnement des TAR

I.I. Les TAR : mode d’emploiLes TAR : mode d’emploiOn trouve également des TAR avec fonctionnement mixte, c’est-à-dire des tours de refroidissement hybrides 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.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 Les TAR sont donc destinées à refroidir des eaux qui ont été réchauffées par une source d'énergie..

Quelques exemplesQuelques exemples : :

- pour la - pour la climatisation de locauxclimatisation de locaux, cette source d'énergie est le condenseur des , cette source d'énergie est le condenseur des installations installations frigorifiques,frigorifiques,

- pour un - pour un réfrigérateur domestiqueréfrigérateur domestique, on trouve également un condenseur qui se trouve à , on trouve également un condenseur qui se trouve à

l’arrière, …l’arrière, …

Les TAR sont installées à l’extérieur.Les TAR sont installées à l’extérieur.

Elles sont : Elles sont :

- compactes,- compactes,

- silencieuses,- silencieuses,

- consomment peu d’énergie. - consomment peu d’énergie.

Leur fonctionnement est simple et moyennant la mise en œuvre d’un programme régulier de maintenanceLeur 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.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.Cependant, le système n’est pas dénué de tout défaut et des risques existent, notamment au niveau sanitaire.

I.I. Les TAR : mode d’emploiLes TAR : mode d’emploi

Les TAR sont des ICPE classées sous la Les TAR sont des ICPE classées sous la rubrique 2921 de la nomenclature suite au décret 2004-1331 du de la nomenclature suite au décret 2004-1331 du

1er décembre 2004.1er décembre 2004.

=> « => « Installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air  » »

Cette rubrique indique quelles installations sont soumises à Cette rubrique indique quelles installations sont soumises à Déclaration ou Autorisation. (arrêtés du 13/12/04). (arrêtés du 13/12/04)

Les exploitants sont tenus d’effectuer leur déclaration auprès du Préfet de département. Les exploitants sont tenus d’effectuer leur déclaration auprès du Préfet de département.

Le recensement est tenu à jour par les DRIRE.Le recensement est tenu à jour par les DRIRE.

Depuis le 1er juin 2007, un arrêté portant Depuis le 1er juin 2007, un arrêté portant agrément des organismes pour le contrôle des installations deagrément des organismes pour le contrôle des installations de

refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air, refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air, indique le nom et l’adresse des organismesindique le nom et l’adresse des organismes agréés pour agréés pour

effectuer le contrôle de ces installations. effectuer le contrôle de ces installations.

Est également précisée, la date jusqu’à laquelle ces agréments sont valables. Est également précisée, la date jusqu’à laquelle ces agréments sont valables.

A.A. Les textes applicables en la matièreLes textes applicables en la matière

I.I. Les problèmes soulevésLes problèmes soulevés

L'utilisation du principe de refroidissement par voie humide sur les installations équipées de TAR conduit à L'utilisation du principe de refroidissement par voie humide sur les installations équipées de TAR conduit à

deux types d'émissionsdeux types d'émissions dans l'air : dans l'air :

- le - le panache : nuage visible constitué de vapeur d’eau condensée, provenant de la quantité d’eau : 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,évaporée pour assurer le refroidissement. Il est constitué par de l’eau pure,

- un - un entraînement vésiculaire ou primage : Il est constitué de fines particules d’eau (ou aérosol) : 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. 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 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, véhiculer des sels et des bactéries si le circuit est contaminé (Ex : tartre, corrosion, stagnation de l’eau, …).…).

A.A. RisquesRisques

Au delà de l’aspect réglementaire, il importe de sensibiliser les exploitants aux risques liés aux tours Au delà de l’aspect réglementaire, il importe de sensibiliser les exploitants aux risques liés aux tours

aéroréfrigérantes, notamment à celui de la légionellose.aéroréfrigérantes, notamment à celui de la légionellose.

Ont ainsi été l’objet de travaux interministériels (Santé, Industrie et Environnement), des guides de bonnes 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.pratiques, de formation ou encore d’analyse de gestion des risques attachés à la prolifération des legionelles.

La légionellose est une La légionellose est une infection respiratoire découverte en 1976 lors d’un découverte en 1976 lors d’un congrès de l’American Legion. Elle est provoquée par des bactéries vivant danscongrès de l’American Legion. Elle est provoquée par des bactéries vivant dansl'eau douce appelées legionelles qui prolifèrent entre 20°C et 48°C. l'eau douce appelées legionelles qui prolifèrent entre 20°C et 48°C.

Deux formes d’infectionDeux formes d’infection : :

La La fièvre de Pontiac, infection bénigne guérissant sans traitement en , infection bénigne guérissant sans traitement en 2 à 5 jours. Ces cas passent généralement inaperçus,2 à 5 jours. Ces cas passent généralement inaperçus,

La La maladie du légionnaire, infection pulmonaire grave, entraînant , infection pulmonaire grave, entraînant le décès dans un peu plus de 15 % des cas.le décès dans un peu plus de 15 % des cas.

I.I. Les problèmes soulevésLes problèmes soulevésA.A. Une exemple type : la légionellose Une exemple type : la légionellose

Transmission par inhalation de fines gouttelettes d'eau ou aérosols (taille < 5 µm) contenant des legionelles,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...), : réseaux d'eau chaude sanitaire (douches, bains à remous, fontaines décoratives...), systèmes de refroidissement par voie humidesystèmes de refroidissement par voie humide (tours aéroréfrigérantes). (tours aéroréfrigérantes).

La majorité des cas sont "La majorité des cas sont "sporadiques" et l'origine de leur contamination reste rarement connue." 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 : 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.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 La légionellose n'est pas contagieuse et doit être et doit être déclarée depuis 1987. depuis 1987.

I.I. Les problèmes soulevésLes problèmes soulevésExemples concretsExemples concrets : :

Cas dus à des tours de refroidissement :Cas dus à des tours de refroidissement :

-> entre 1998 et 2002 = 103 cas, 13 décès (pour Paris, Meaux, Sarlat, Ille et Vilaine).-> 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 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 :avaient été prises en vue de faire face à l’épidémie :

CommuniquésCommuniqués du du Ministère de l’écologie et du développement durable et du Ministère de la santé, de Ministère de l’écologie et du développement durable et du Ministère de la santé, de la famille et des personnes handicapées,la famille et des personnes handicapées,

Rapports d’expertiseRapports d’expertise de la part du de la part du Ministère de l’écologie et du développement durable,Ministère de l’écologie et du développement durable, Rapport d’investigationRapport d’investigation de l’Institut de Veille Sanitaire, de l’Institut de Veille Sanitaire, Prise de Prise de mesures destinées à identifier la présence éventuelle de legionellesmesures destinées à identifier la présence éventuelle de legionelles (sur demande de la (sur demande de la

DRIRE), cette dernière DRIRE), cette dernière a également demandé aux entreprises de mettre a également demandé aux entreprises de mettre en oeuvre des en oeuvre des mesures pour mesures pour abaisser la concentration en legionellesabaisser la concentration en legionelles , de manière préventive, et ceci sans attendre le résultats des , de manière préventive, et ceci sans attendre le résultats des analyses conduites,analyses conduites,

La société Noroxo à Harnes a même réalisé un La société Noroxo à Harnes a même réalisé un nettoyage completnettoyage complet de ses circuits, de ses circuits, Sur les 676 etbts vérifiés, 25 Sur les 676 etbts vérifiés, 25 ont été identifiés comme pouvant présenter un risque de legionelles, …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 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.de la part des services de l’État.

En Août 2007, 3 cas ont encore été détectés à Carvin, Courrières et Oignies.En Août 2007, 3 cas ont encore été détectés à Carvin, Courrières et Oignies.

CONCLUSIONCONCLUSION

Différentes méthodesDifférentes méthodes existent parmi lesquelles : existent parmi lesquelles :

Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leurs Criticités (AMDEC),Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leurs Criticités (AMDEC),

HAZard and OPerability studies (HAZOP),HAZard and OPerability studies (HAZOP),

Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) = Analyse des dangers, des points critiques pour leur Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) = Analyse des dangers, des points critiques pour leur maîtrise.maîtrise.

ObjectifsObjectifs

• Meilleure connaissance de son installation et des facteurs de Meilleure connaissance de son installation et des facteurs de risques qu’elle génère,risques qu’elle génère,

• Mise en place d’améliorations en terme de conception, entretien Mise en place d’améliorations en terme de conception, entretien et surveillance afin de minimiser les risques de prolifération des et surveillance afin de minimiser les risques de prolifération des légionelles,légionelles,

• Mise en place de documents de suivi pour les opérations Mise en place de documents de suivi pour les opérations d’entretien, de surveillance de l’installation,d’entretien, de surveillance de l’installation,

• Rédaction de documents permettant la mise en place d’actionsRédaction de documents permettant la mise en place d’actionscorrectives en cas de contamination avérée.correctives en cas de contamination avérée.

La meilleure manière d’appréhender les risques de contamination est donc l’analyse préventive.

SOURCESSOURCES

http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/

http://www.nord-pas-de-calais.drire.gouv.fr/http://www.nord-pas-de-calais.drire.gouv.fr/

http://www.environnement.ccip.fr/http://www.environnement.ccip.fr/

http://wikipedia.fr/http://wikipedia.fr/

Guide des bonnes pratiques : Legionella et tours aéroréfrigérantesGuide des bonnes pratiques : Legionella et tours aéroréfrigérantes

Guide méthodologique pour la réalisation d’une analyse de risque de prolifération de 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’airlégionelles dans les installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air

Schéma simplifié d’une aéroréfrigérante humideSchéma simplifié d’une aéroréfrigérante humide

Schéma simplifié d’une TAR sècheSchéma simplifié d’une TAR sèche

Schéma d’une aéroréfrigérante fermée humideSchéma d’une aéroréfrigérante fermée humide

Schéma détaillé d’une aéroréfrigérante ouverte humideSchéma détaillé d’une aéroréfrigérante ouverte humide