Renouvellement de l'air intérieur

Le renouvellement de l'air des volumes intérieurs est un problème important dans le domaine de l'architecture et de la conception des habitacles.



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Construction - Santé - Pollution de l'air - Fenêtre - Façade - Porte

Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • Il est indispensable de renouveler l'air intérieur d'une pièce habitée, .... croissant que nous passons dans les locaux et les habitacles de véhicules... d'air spontanée, il faut avoir recours à une ventilation mécanique contrôlée (VMC).... (source : techno-science)
  • première fois la qualité de l'air au sein du trafic et dans l'habitacle d'un véhicule.... a roulé sur la voie de droite, fenêtres fermées avec la ventilation en ... l'extérieur à cause du plus faible renouvellement de l'air intérieur.... (source : airparif.asso)
  • moyens de transports personnels (habitacles de ... Les contaminants de l'air intérieur. Les occupants et leurs activités... res, au taux de renouvellement d'air du local par ventilation et/ou infiltration, aux éventuels sys-... (source : hcsp)

Le renouvellement de l'air des volumes intérieurs est un problème important dans le domaine de l'architecture et de la conception des habitacles. Ses enjeux concernent le confort, la santé, mais également les économies d'énergie.
La ventilation peut être passive ou mécaniquement assistée

Pourquoi aérer

Il est indispensable de renouveler l'air intérieur d'une pièce habitée, d'un habitacle de véhicule, d'un élevage, d'une serre, dans un premier temps parce que la respiration animale (ou végétale, la nuit) y diminue la quantité de dioxygène disponible, augmente la quantité de gaz carbonique et d'humidité ; Ce renouvellement est spécifiquement important dans les enceintes complètement fermées (station spatiale, véhicule spatial, sous-marin, certains avions, etc. ).

Une étude estime qu'un manque d'apport d'air frais, peut diminuer le rendement de près de 15% des personnels dans les bureaux.

Mauvaise aération fréquente

En théorie, on estime que l'air d'une maison ancienne se renouvelle en ½ h, que celui d'une maison moderne non isolée se renouvelle en 1 h, et que sans ventilation, l'air d'une maison bien isolée se renouvelle en 10 heures, mais ce n'est pas forcément le cas en réalité.

L'OQAI conduit aussi des études (en cours) sur les origines du formaldéhyde, et sur la relation entre ventilation, pollution et humidité.

Ces problèmes ont fréquemment été exacerbés par l'isolation croissante des logements et par le temps croissant que nous passons dans les locaux et les habitacles de véhicules :

  • L'isolation thermique se développe pour économiser l'énergie en évitant les fuites de chaleur dans les bâtiments à faible hauteur. Dans les édifices élevés, (à plusieurs étages) la ventilation mécanique est d'autant plus indispensable que les vitres y sont fréquemment scellées.
  • La climatisation en circuit fermé se développe ; mais un minimum d'air extérieur doit être introduit dans le bâtiment.
  • L'isolation phonique plus fréquente et fréquemment indispensable, diminue aussi le renouvellement d'air qui se faisait naturellement dans les maisons anciennes, mal isolées ou avec cheminées.
  • Enfin, les dispositifs de climatisation consistant à évacuer les calories à l'extérieur peuvent être responsables de bulles de chaleur auto-entretenues (le climatiseur renvoie la chaleur à l'extérieur, ce qui réchauffe l'environnement et l'habitat s'il est mal isolé, ce qui force le climatiseur à fonctionner en entretenant un cercle vicieux), surtout dans les quartiers urbains denses ou les cours fermées. La climatisation contribue au phénomène d'îlot de chaleur urbain

Solution

Dans les pays où ces problèmes ont été pris en compte, des normes de construction fixent un débit minimal, généralement on estime que la moitié de l'air d'une pièce doit être renouvelé par heure. S'il n'y a pas de circulation d'air spontanée, il faut avoir recours à une ventilation mécanique contrôlée (VMC).

Le principal problème consiste à concilier isolation et renouvellement d'air. En effet, un renouvellement spontané suppose une circulation d'air avec l'extérieur, et par conséquent une fuite de chaleur (l'air chaud sort) ou d'air frais. Sans précaution, l'isolation phonique est aussi fortement diminuée. (Les sons pénètrent par les ouvertures donnant la possibilité le passage de l'air). Il existe des entrées d'air dites «<i>acoustiques</i>» (ECA) servant à laisser passer l'air tout en arrêtant les sons.

Pour le problème thermique, il existe plusieurs solutions :

On peut aussi faire fluctuer la ventilation selon le taux d'humidité utilisé ou du taux de CO2, le confort à une température donnée dépendant énormément du taux d'humidité et du CO2. On sait qu'un fort taux de CO2 diminue la vigilance et le rendement du personnel jusqu'à 15%.

Problèmes en cas d'incendie et d'accident industriel

Le feu est alimenté par l'air. Dans un bâtiment où l'air circule aisément (maison mal isolée, entrepôt), le feu se développe assez rapidement. Si par contre l'air circule mal, le feu se développe plus lentement, mais on risque un accident thermique lors de l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre (pour la fuite des occupants et l'intervention des pompiers).

Une des principales préoccupations des pompiers est par conséquent la maîtrise de l'air, et surtout :

D'autre part, certains accidents industriels peuvent provoquer des émanations de gaz toxiques (fuite, explosion, accident de la route ou catastrophe ferroviaire impliquant un camion- ou un wagon-citerne). Dans ces cas-là, l'unique mesure de protection des populations est le confinement, ce qui implique de limiter au maximum le renouvellement de l'air : couper les VMC et climatisations, fermer l'ensemble des ouvertures (portes, fenêtres, trappes), boucher les aérations et les fuites (dessous de porte), et couper l'ensemble des flammes (chauffe-eau, cuisinière). Ceci devrait être une conduite réflexe en cas d'alerte aux populations, avant même de connaître l'origine du problème, sauf cas spécifique (par exemple, alerte spéciale pour les zones en aval des barrages ou pour les zones côtières menacées de tsunami).

Aération des habitacles d'automobiles

Le problème de renouvellement de l'air se pose aussi pour les automobiles. En effet, le véhicule est dans le flux de la circulation exposé à la pollution des véhicules le précédant, et les matières plastiques sont de plus en plus utilisées par les constructeurs (avec une odeur caractéristiques de «neuf», incluant des polluants organiques volatils, surtout quand la voiture chauffe au soleil. D'autre part, les entrées d'air se situent généralement sur le capot, à la base du pare-brise. Elles permettant à un air particulièrement pollué par les gaz d'échappement des véhicules qui ont précédé de pénétrer dans l'habitacle, surtout dans les tunnels, voies en tranchées et rues particulièrement achalandées et peu aérées. (voir disvution).

Une étude[3] récente a montré que la pollution de l'air mesurée en bord de route ne reflète pas ce qui est respiré au sein des habitacles (de plus pour éviter les dégradations les capteurs sont quelquefois positionnés à plus de 2 m de hauteur et en recul comparé aux grands axes). L'étude a mesuré la pollution intérieure de l'habitacle d'un véhicule équipé d'appareils de mesure en continu des polluants de l'air intérieur (particules, NO, NO2, SO2, ozone, etc. ). Au fur et à mesure, l'environnement du véhicule et son trajet et sa vitesse étaient mesurés avec l'aide surtout d'un GPS et d'une caméra fixée à l'avant. La première partie de l'étude a porté sur 2 parcours différents : 72 km en agglomération rouennaise et 400 km en agglomération parisienne (soit 5000 km au total). À titre de comparaison, la pollution de proximité a aussi été mesurée (en bordure de route) et la pollution de fond (en ville) enregistrée à Rouen.
Résultats :

  • Les filtres classiques d'habitacles sont peu performants : ils laissent passer la grande majorité des particules émises par les moteurs Diesel (et on n'a pas ici mesuré les nanoparticules)  ;
  • NO2 : 200 µg/m3 en moyenne dans l'habitacle, soit 10 fois plus que la pollution de fond (22 µg/m3 à Rouen), et plus de deux fois la pollution de proximité (75 µg/m3 à proximité de la route)  ;
  • Particules : jusqu'à 40 fois plus dans l'habitacle que ce qui est mesuré dans la pollution de fond ;
  • Fumées noires (suspectées d'être cancérigènes et impliquées dans de nombreux problèmes de santé, asthme, allergies... )  ; une heure passée dans l'habitacle en circulant, équivaut à 24 heures de fond urbain hors véhicule.
  • Les concentrations dans l'habitacle fluctuent peu entre Paris et Rouen, sont plutôt homogènes sur la totalité du parcours hormis deux cas de figures :
    - les tunnels (400 µg/m3 pour le NO2 en moyenne, et la moitié de la dose qui imposerait de fermer un site industriel, pour la partie terminale du tunnel de la Défense),
    - rouler dans le sillage d'un bus ou d'un camion (Ex : 6 min dans le sillage d'un bus équivaut à 8 heures de fond urbain…)
  • Passer plus d'1h/jour en voiture dans le flux de circulation, revient à dépasser particulièrement beaucoup le seuil d'alerte de la population (200 µg/m3 de NO2 au maximum 18 h/an).
  • Les taux de polluants de l'habitacle fluctuent selon la proximité et les caractéristiques des véhicules suivis, plus que selon la densité du trafic.
  • La position du pot d'échappement a une importance : ceux des camions orientés vers la route augmentent fortement la pollution au ras du sol en Europe, tandis qu'aux États-Unis, le pot dirigé vers le haut pollue moins les basses couches, mais contribue alors à une pollution plus largementdispersée.

L'auteur recommande de ne pas activer la ventilation dans un tunnel ou lorsque on sent l'odeur des échappements dans l'habitacle mais avant d'être dans cette situation et conclut que les études épidémiologiques d'exposition aux polluants automobiles devraient désormais aussi tenir compte du temps passé en voiture.

Les concentrations de particules de 300 µg/m2 et des concentrations de NO2 de 2000 µg suffisent à provoquer une ischémie myocardique à l'effort (ou «angine de poitrine») chez les insuffisants cardiaque[4]. Or ces taux sont susceptibles d'être atteints dans un habitacle de voiture. Des aménagements de voirie peuvent faciliter la dispersion des polluants pour éviter l'effet «canyon» (en sachant que c'est aussi disperser la pollution plus loin) et exposer un plus grand nombre de gens à de faibles doses.

Cas des habitacles de tracteurs

Les conducteurs de tracteurs et engins agricoles sont exposés à des poussières lorsqu'il fait chaud et sec, à des germes (virus, bactéries.. champignons lors des épandages de lisiers et fumiers) et quelquefois à leur propre fumée de diesel ou à celle d'un autre engin agricole, et aussi à des pesticides (lors des épandages) ou résidus ou métabolites de pesticides toxiques. Les tracteurs modernes sont pour cette raison équipés d'une climatisation avec filtration de l'air plus ou moins efficace (il faut un filtre à charbon activé régulièrement changé pour épurer l'air des pesticides qu'il véhicule).

Liens externes
  • CANADA-CLIM Climatisation par puits canadiens Bureau d'étude - Dimensionnement de puits canadiens - Livraison de kits pour les maisons individuelles - Prise en charge du chantier pour les bâtiments collectifs.
  • Æroplus. org - Bureau d'étude pour le dimensionnement et la réalisation de puits canadiens
  • (en) Voir les normes de l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRÆ)

Notes et références

  1. Exposé des priorités et programmes de l'Université (voir page 3/8)
  2. Résultats présentés le 16 juin 2008 par Séverine Kirchner de l'OQAI (Observatoire de la qualité de l'air), à partir de chiffres venant d'une étude nationale sur la qualité de l'air des logements français (faite de 2001 à 2005)
  3. Étude sur l'évaluation de l'exposition à des polluants aériens dans les habitacles de véhicules insérés dans le trafic (effets à bas niveau ainsi qu'à long terme) pilotée par Jean-Paul Morin (Unité INSERM 644, Rouen). L'étude complète sera présentée les 09 et 10 juin 2008 au colloque de l'ARET (Association pour la Recherche en Toxicologie) soutenu par l'AFSSET (sur le thème «Exposition aux faibles doses : un défi pour l´évaluation et la gestion des risques pour l´Homme et ´environnement»). La revue de médecine le Concours Médical du 24/01/2008 a rapporté les 1ers résultats de cette étude qui confirme que la concentration de l'air en polluants d'origine automobile est nettement plus importante dans l'habitacle qu'hors de ce dernier.
  4. Étude de 2007 publiée par le New England Journal of Medicine

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 18/04/2009.
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