Contrôle de l’humidité dans les zones critiques des hôpitaux

*Les valeurs sont tirées de l’annexe normative de la norme NP 015-2022.

Un hôpital présente plusieurs exigences en matière d’humidification, et le dimensionnement dépend de la fonction de chaque pièce.

Pour les salles d’opération, la norme NP 015-2022 indique une plage comprise entre 30 et 60 % d’humidité relative. La note 3 du tableau renvoie à l’arrêté du ministre de la Santé publique n° 914/2006 et précise que ces plages peuvent varier dans d’autres normes, en fonction des niveaux de filtration et des types de filtres.

Pour les unités de soins destinées aux patients souffrant de brûlures graves, la norme prévoit un régime distinct, compris entre 60 et 95 % d’humidité relative. Une humidité élevée contribue à limiter les pertes d’eau et de chaleur par la peau qui a perdu sa fonction de barrière. Les conditions microclimatiques sont également détaillées dans l’arrêté du ministre de la Santé n° 476/2017, annexe 1.

Le système doit être conçu de manière à ce que chaque zone respecte les paramètres prévus. En fonction de la configuration du système CVC, des réglages séparés et différentes solutions d’humidification peuvent être nécessaires.

La différence va au-delà des valeurs indiquées dans le tableau. La réserve pour les grands brûlés relève de la classe I de locaux, et la norme exige pour la classe I des systèmes à 100 % d’air frais, sans recirculation. Dans les salles d’opération de classe II, une recirculation partielle, d’un maximum de 50 %, peut être adoptée, avec une décontamination par UV sur le circuit prévu par la norme.

Deux zones d’un même bâtiment peuvent ainsi présenter des différences tant au niveau des paramètres intérieurs que de la proportion d’air extérieur. Ces deux données influencent directement la charge d’humidification.

Que révèlent les études concernant les faibles taux d’humidité ?

En dessous de 40 % d’humidité relative, la muqueuse du nez et de la gorge peut se dessécher, et les mécanismes de défense naturels des voies respiratoires peuvent fonctionner moins efficacement. Le lien entre l’humidité de l’air et la réponse de l’organisme aux infections respiratoires a été analysé par Moriyama et al., 2020.

Dans un air sec, les gouttelettes expirées s’évaporent plus rapidement et peuvent atteindre une taille qui les maintient en suspension plus longtemps. Cette dynamique dépend toutefois du type de particules, du virus et des conditions ambiantes.

Dans l’expérience menée par Noti et al., le virus de la grippe a perdu plus rapidement sa capacité à infecter lorsque l’humidité relative dépassait 40 %.

Une étude de la Mayo Clinic coordonnée par Jennifer Reiman a suivi, pendant un hiver, quatre salles de maternelle, dont deux étaient humidifiées. Dans les salles humidifiées, on a détecté environ un tiers de virus grippal en moins dans l’air, et le virus détecté n’est resté infectieux que dans 17 % des échantillons, contre 48 % dans les salles non humidifiées.

Les études citées recommandent d’éviter les périodes prolongées d’air très sec, mais elles ne déterminent pas à elles seules la valeur de conception pour une salle d’opération et ne modifient pas la fourchette de 30 à 60 % prévue par la norme. La valeur visée en exploitation est fixée lors de la conception, en fonction des exigences médicales, de l’installation et des conditions de fonctionnement.

Pendant les périodes froides, l’air extérieur introduit dans le bâtiment et chauffé peut atteindre une humidité relative bien plus faible. Sans humidification active, l’humidité intérieure peut descendre en dessous des valeurs de conception pendant de longues périodes.

Par où commencer pour dimensionner un système d’humidification ?

Le choix de l’humidificateur commence par la détermination de la quantité d’eau à ajouter à l’air pour maintenir l’humidité requise. Cette quantité, généralement exprimée en kilogrammes d’eau par heure, représente la charge d’

Le calcul part :

• du débit d’air introduit dans la pièce ;
• la proportion d’air extérieur ;
• la température et l’humidité de l’air extérieur dans les conditions de calcul ;
• la température et l’humidité relative (HR) requises à l’intérieur ;
• le programme de fonctionnement de l’installation.

La surface de la pièce fournit trop peu d’informations pour ce calcul. Deux salles de même surface peuvent présenter des débits d’air et des proportions d’air extérieur différents, ce qui entraîne des capacités d’humidification très différentes.

Un calcul correct permet d’éviter deux situations : le choix d’un équipement produisant trop peu de vapeur pour atteindre la valeur prévue, ou le choix d’une capacité supérieure aux besoins réels.

L’humidité est dimensionnée conjointement avec la pression et les débits d’air

La norme NP 015-2022 traite conjointement de la température, de l’humidité, du débit d’air, de la filtration et du régime de pression. Tous ces éléments influencent la manière dont l’air circule dans la pièce et les conditions pouvant être maintenues pendant l’activité médicale.

Pour la salle d’opération, la norme exige un écart de pression d’au moins 10 Pa par rapport aux pièces adjacentes.

La salle d’opération fonctionne en surpression : la pression à l’intérieur est supérieure à celle des espaces adjacents, et l’air s’écoule de la salle vers l’extérieur. Ce sens de circulation limite la pénétration de contaminants provenant de zones où les exigences en matière d’asepsie sont moins strictes.

La différence de pression doit être maintenue en permanence et surveillée à l’aide de dispositifs de mesure. Le système peut également émettre un signal sonore lorsque la pression sort des limites fixées. Les valeurs peuvent être surveillées localement ou via le système de gestion du bâtiment (BMS).

En fonction des classes d’asepsie qu’il sépare, la norme indique une différence de pression maximale comprise entre 10 et 20 Pa.

Dans le système centralisé décrit par la norme, l’air évacué cède une partie de sa chaleur à l’air frais via un échangeur à fluide intermédiaire. Cette récupération modifie la température de l’air avant qu’il n’atteigne l’humidificateur. Le calcul de la charge d’humidification doit utiliser les paramètres de l’air obtenus après cette étape.

Comment maintenir la plage de 30 à 60 % d’humidité relative dans une salle d’opération ?

Dans un système centralisé, l’air passe par plusieurs étapes avant d’atteindre la salle d’opération :

1. filtration, première étape ;
2. récupération de chaleur ;
3. préchauffage ;
4. refroidissement et déshumidification ;
5. chauffage ;
6. régulation du débit ;
7. filtration, deuxième étage ;
8. humidification à la vapeur ;
9. insonorisation.

Le troisième niveau de filtration, avec un filtre HEPA ou ULPA, est installé aussi près que possible des bouches par lesquelles l’air pénètre dans la salle. Ces filtres retiennent les particules très fines avant que l’air n’atteigne la salle d’opération.

La vapeur est introduite après le deuxième niveau de filtration. À partir de là, une certaine longueur de tuyauterie est nécessaire pour qu’elle se mélange et soit complètement absorbée dans l’air. C’est ce qu’on appelle la distance d’absorption.

Le premier coude, filtre, capteur ou autre obstacle doit être placé après cette distance. La vapeur qui atteint un composant avant d’être complètement absorbée peut former de la condensation. À proximité du filtre final, la condensation peut humidifier le matériau filtrant et nuire à son fonctionnement.

Le programme de la salle joue également un rôle. L’installation doit être mise en marche suffisamment tôt pour que la température, l’humidité et la pression atteignent les valeurs prévues avant la première intervention.

Ce doit être prévu dans l’installation

• la capacité d’humidification calculée pour les conditions hivernales pertinentes ;
• l’espace nécessaire à l’équipement et au système de distribution de vapeur ;
• la distance d’absorption dans la tuyauterie ;
• l’emplacement des filtres, des capteurs, des coudes et des autres composants ;
• des capteurs pour la mesure de l’humidité ;
• une régulation suffisamment rapide pour s’adapter aux variations de charge ;
• l’évacuation des condensats, lorsque la technologie l’exige ;
• la connexion à la centrale de traitement d’air ;
• surveillance et alarmes via le système de gestion technique du bâtiment ;
• accès pour l’inspection, le nettoyage et l’entretien.

En quoi les exigences diffèrent-elles entre le bloc opératoire, les soins intensifs et la salle de soins pour grands brûlés ?

La même méthode de calcul s’applique à toutes les zones, mais les valeurs utilisées dans le calcul et le mode de fonctionnement diffèrent.

Service de soins intensifs

Pour l’anesthésie et les soins intensifs, la norme NP 015-2022 préconise une température de 24 à 26 °C et une humidité relative de 35 à 60 %.

Les installations desservant l’unité de soins intensifs fonctionnent en continu. La capacité des équipements, l’automatisation et la maintenance doivent être conçues de manière à maintenir ces paramètres tout au long de la journée.

Le projet peut inclure :

• une capacité disponible en régime permanent ;
• une surveillance continue de la température et de l’humidité ;
• des alarmes en cas de dépassement des plages définies ;
• une redondance, en fonction des exigences du projet ;
• un accès pour la maintenance pendant que la zone reste en service.

La redondance désigne l’existence d’une capacité de réserve. Si un équipement est mis hors service, l’autre peut prendre en charge tout ou partie de la charge requise.

Réserve pour les grands brûlés

Pour la réserve destinée aux patients souffrant de brûlures graves, la norme prévoit une température comprise entre 26 et 32 °C et une humidité relative comprise entre 60 et 95 %. Cette zone appartient à la classe I et fonctionne exclusivement avec de l’air frais, à 100 %.

En hiver, l’air froid extérieur contient très peu d’eau. Une fois chauffé à une température comprise entre 26 et 32 °C, son humidité relative diminue encore davantage. Le système doit alors ajouter une grande quantité de vapeur d’eau pour atteindre la valeur requise dans la réserve.

C’est pourquoi la réserve destinée aux brûlés peut présenter la charge d’humidification la plus élevée parmi toutes les zones de l’hôpital. La capacité est vérifiée à l’aide de la température et de l’humidité extérieures de calcul pour l’hiver, du débit total d’air frais et de la valeur intérieure définie dans le projet.

L’équipement ne représente qu’une partie de la solution. La centrale de traitement d’air, la tuyauterie, la distribution de vapeur, les capteurs et l’automatisation doivent pouvoir, ensemble, maintenir la valeur prévue.

Toute modification du débit d’air, de la proportion d’air extérieur, de la température ou de l’humidité intérieure nécessite un nouveau calcul.

5 décisions à prendre dès la phase de conception

L’intégration du système est simplifiée lorsque la capacité, l’espace, les services techniques, l’automatisation et la maintenance sont définis dès le départ.

1. Capacité requise

Le calcul tient compte :

• la fonction de la pièce ;
• la température et l’humidité relative de conception ;
• le débit d’air introduit ;
• la proportion d’air extérieur ;
• les conditions extérieures de calcul ;
• le programme de fonctionnement.

Ces données indiquent la quantité d’eau, en kilogrammes par heure, que le système doit produire. Un calcul basé uniquement sur la surface de la pièce peut aboutir à une capacité inadaptée, car la charge dépend avant tout de la quantité et de l’état de l’air introduit.

2. Espace réservé aux équipements et distribution de la vapeur

Le projet doit prévoir un espace pour :

• l’humidificateur ;
• la rampe ou les conduites de distribution de vapeur ;
• la distance d’absorption ;
• les raccordements à l’eau et à l’énergie ;
• le drainage ;
• l’accès pour l’entretien.

Une distance trop faible entre la distribution de vapeur et le premier coude, capteur ou filtre favorise la formation de condensation. L’emplacement de l’humidificateur et le tracé de la tuyauterie doivent être analysés conjointement.

Dans une installation existante, l’analyse commence par l’espace disponible et les composants déjà installés. Ceux-ci déterminent les options techniques pouvant être intégrées.

3. L’eau, l’évacuation et l’alimentation électrique

Chaque technologie a ses propres exigences en matière d’alimentation.

Le générateur de vapeur a besoin :

• de l’eau dont la qualité et le débit sont conformes aux spécifications du fabricant ;
• un système d’évacuation dimensionné en fonction du débit et de la température de l’eau évacuée ;
• des conduites et des matériaux adaptés à l’eau chaude ;
• de l’électricité, du gaz ou de la vapeur provenant du réseau du bâtiment, selon la solution choisie.

La puissance requise peut influencer le dimensionnement du tableau électrique. Dans le cas des solutions au gaz, le projet doit inclure l’alimentation en gaz et l’évacuation des gaz de combustion. Pour les équipements alimentés en vapeur provenant du réseau du bâtiment, il convient de vérifier la pression, la qualité et la disponibilité de la vapeur.

4. Capteurs et intégration au système de gestion technique du bâtiment

Les capteurs mesurent l’humidité, et le système de contrôle adapte la production de vapeur aux variations de débit et aux conditions ambiantes.

Lors de la phase de conception, il convient de déterminer :

• l’emplacement des capteurs ;
• les valeurs à surveiller ;
• les seuils d’alarme ;
• les signaux transmis ;
• les points affichés dans le système de gestion du bâtiment ;
• le protocole de communication.

Certains équipements Condair permettent la communication via Modbus ou BACnet. Ces protocoles transmettent au système du bâtiment les valeurs mesurées, l’état de l’équipement, les alarmes et les informations nécessaires à l’exploitation.

5. Maintenance et continuité de fonctionnement

L’accès pour l’entretien doit être adapté à l’emplacement de l’équipement et aux horaires de la zone.

Le projet doit permettre :

• la vérification et le nettoyage de l’équipement ;
• l’accès aux composants à remplacer périodiquement ;
• la vidange et la désinfection ;
• les interventions de maintenance ;
• le fonctionnement de la zone pendant la maintenance, lorsque le projet exige une continuité ;
• l’intégration d’une capacité de réserve, lorsque le risque et la fonction l’exigent.

Un équipement installé au-dessus d’un faux plafond ou dans une zone difficile d’accès allonge la durée de chaque intervention et peut nécessiter l’arrêt de l’installation. L’espace de maintenance doit être vérifié avant de déterminer l’emplacement définitif.

Ces cinq catégories d’informations constituent la base du dimensionnement. La phase du projet vient compléter l’analyse : dans une nouvelle construction, la liberté de positionnement est plus grande, tandis qu’une modernisation part de l’espace, des tracés et des raccordements existants.

Disposez-vous déjà du schéma CVC ou des données du projet ? TEXCO peut vérifier les besoins en humidification et déterminer la configuration Condair adaptée à la zone médicale prévue.