Le refoulement des gaz peut causer des problèmes de confort et de qualité de l'air intérieur.
Les individus passent la majeure partie de leur temps à l'intérieur de leurs habitations (Klepeis et al., 2001), ce qui rend la qualité de l'air intérieur de plus en plus préoccupante. Il est largement admis que l'impact de la pollution de l'air intérieur sur la santé est significatif (Edwards et al., 2001 ; de Oliveira et al., 2004 ; Weisel et al., 2005). Les normes de ventilation actuelles visent à protéger la santé et à assurer le confort des occupants, mais la plupart reposent largement sur le jugement d'ingénieurs, faute de justifications scientifiques suffisantes. Cette section décrit les méthodes actuelles et potentielles d'estimation des débits de ventilation nécessaires et présente un aperçu des principales normes existantes.
EFFLUENTS HUMAINS ET DIOXYDE DE CARBONE
Bases Pettenkofer Zahl pour les normes de ventilation
La transpiration semble être la principale source d'odeurs corporelles influençant la perception de la qualité de l'air intérieur (Gids et Wouters, 2008). Les odeurs sont source d'inconfort, car une bonne qualité de l'air est souvent associée à l'absence d'odeur. Dans de nombreux cas, les occupants s'habituent à des odeurs facilement perceptibles par une personne entrant dans la pièce. L'intensité des odeurs peut être évaluée par un panel de testeurs (Fanger et al., 1988).
Le dioxyde de carbone (CO2) ne constitue pas un facteur majeur de risque pour la santé lié à l'exposition à la pollution de l'air intérieur dans les habitations. Le CO2 est un marqueur des bioeffluents humains et peut être associé aux nuisances olfactives. Depuis les travaux de Pettenkofer (1858), le CO2 est à la base de la quasi-totalité des exigences en matière de ventilation des bâtiments. Ce dernier a constaté que, bien qu'inoffensif aux concentrations intérieures normales et indétectable par l'homme, le CO2 était un polluant mesurable sur lequel il était possible d'établir des normes de ventilation. À partir de cette étude, il a proposé le seuil de Pettenkofer (ou « PettekoferZahl ») de 1 000 ppm comme niveau maximal de CO2 pour prévenir les odeurs d'origine humaine. Il a supposé une concentration extérieure d'environ 500 ppm et a recommandé de limiter la différence de CO2 entre l'intérieur et l'extérieur à 500 ppm. Cela équivaut à un débit d'air d'environ 10 dm³/s par adulte. Cette valeur constitue encore aujourd'hui la base des exigences en matière de ventilation dans de nombreux pays. Plus tard, Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) et Fanger (1988) ont mené des recherches supplémentaires sur une approche de ventilation « axée sur les nuisances olfactives » basée sur le CO2 comme marqueur.
Tableau : Limites de CO2 généralement utilisées dans les espaces (Gids 2011)
Une étude récente indique que le CO2 pourrait influencer les performances cognitives (Satish et al., 2012). Si les performances sont le paramètre primordial dans des espaces tels que les salles de classe, les amphithéâtres et même, dans certains cas, les bureaux, le niveau de ventilation devrait être déterminé par les concentrations de CO2 plutôt que par la simple gêne ou le confort. Afin d'établir des normes relatives au CO2 et aux performances cognitives, il conviendrait de définir un seuil d'exposition acceptable. Selon cette étude, le maintien d'un niveau d'environ 1 000 ppm ne semble pas avoir d'incidence sur les performances (Satish et al., 2012).
FONDEMENTS DES FUTURS NORMES DE VENTILATION
LA VENTILATION POUR LA SANTÉ
Les polluants sont émis ou pénètrent dans l'espace où les occupants les inhalent. La ventilation constitue une solution pour éliminer les polluants et réduire l'exposition, soit en les éliminant à la source (par exemple avec des hottes de cuisine), soit en diluant l'air ambiant grâce à un système de ventilation centralisée. La ventilation n'est cependant pas la seule option pour limiter l'exposition et peut ne pas être la solution la plus adaptée dans de nombreuses situations.
Pour concevoir une stratégie de ventilation ou de contrôle des polluants respectueuse de la santé, il est indispensable de bien comprendre les polluants à contrôler, leurs sources intérieures et leur intensité, ainsi que les niveaux d'exposition acceptables au sein du logement. Une action collaborative européenne a mis au point une méthode permettant de déterminer les besoins en ventilation pour obtenir une bonne qualité de l'air intérieur en fonction de ces polluants (Bienfait et al., 1992).
Principaux polluants intérieurs
Les polluants qui semblent être à l'origine des risques chroniques pour la santé associés à l'exposition à l'air intérieur sont :
• Particules fines (PM2.5)
• Fumée de tabac secondaire (SHS)
• Radon
• Ozone
• Formaldéhyde
• Acroléine
• Polluants liés aux moisissures et à l'humidité
À l'heure actuelle, les données relatives à l'intensité des sources de pollution et à leur contribution respective à l'exposition dans les habitations sont insuffisantes pour élaborer une norme de ventilation fondée sur la santé. Les caractéristiques des sources varient considérablement d'un logement à l'autre, et le débit de ventilation approprié pourrait devoir tenir compte des sources intérieures et du comportement des occupants. Ce domaine fait l'objet de recherches en cours. Les futures normes de ventilation pourraient s'appuyer sur les effets sur la santé pour déterminer les débits de ventilation adéquats.
VENTILATION POUR PLUS DE CONFORT
Comme décrit précédemment, les odeurs peuvent jouer un rôle important dans le confort et le bien-être. Un autre aspect du confort est le confort thermique. La ventilation peut influencer le confort thermique en transportant de l'air refroidi,
L’air chauffé, humidifié ou déshydraté peut influencer le confort thermique perçu, en raison des turbulences et de la vitesse de l’air générées par la ventilation. Des taux d’infiltration ou de renouvellement d’air élevés peuvent engendrer une sensation d’inconfort (Liddament, 1996).
Le calcul des débits de ventilation nécessaires au confort et à la santé requiert des approches différentes. La ventilation pour le confort repose principalement sur la réduction des odeurs et la régulation de la température et de l'humidité, tandis que pour la santé, la stratégie est axée sur la réduction de l'exposition. Les lignes directrices de l'action concertée (CEC 1992) proposent de calculer séparément le débit de ventilation nécessaire au confort et à la santé. Le débit le plus élevé doit être retenu pour la conception.
NORMES DE VENTILATION EXISTANTES
NORMES DE VENTILATION DES ÉTATS-UNIS : ASHRAE 62.2
La norme ASHRAE 62.2 est la norme de ventilation résidentielle la plus largement acceptée aux États-Unis. Élaborée par l'ASHRAE en 2010, cette norme, intitulée « Ventilation et qualité acceptable de l'air intérieur dans les bâtiments résidentiels de faible hauteur », vise à traiter les problèmes de qualité de l'air intérieur (QAI). Désormais exigée par certains codes du bâtiment, comme le Titre 24 de Californie, elle est considérée comme une pratique courante dans de nombreux programmes d'efficacité énergétique et par les organismes de formation et de certification des entreprises spécialisées dans l'amélioration de la performance énergétique des bâtiments. La norme spécifie un débit de ventilation extérieur global pour l'ensemble du logement, en fonction de la surface au sol (indicateur des émissions liées aux matériaux) et du nombre de chambres (indicateur des émissions liées aux occupants). Elle impose également l'installation de ventilateurs d'extraction dans les salles de bains et les cuisines. L'objectif principal de cette norme est généralement le débit de ventilation global. Cette approche repose sur l'idée que les risques à l'intérieur des habitations sont liés à des sources diffuses et continues d'émissions, comme le formaldéhyde provenant du mobilier et les bioeffluents (y compris les odeurs) d'origine humaine. Le niveau requis de ventilation mécanique pour l'ensemble du logement a été déterminé selon l'avis d'experts du domaine, sans tenir compte des concentrations de polluants chimiques ni d'autres risques sanitaires spécifiques.
NORMES EUROPÉENNES DE VENTILATION
Il existe diverses normes de ventilation dans différents pays européens. Dimitroulopoulou (2012) présente un aperçu des normes existantes sous forme de tableau pour 14 pays (Allemagne, Belgique, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Italie, Norvège, Pays-Bas, Portugal, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi qu'une description des études de modélisation et de mesure réalisées dans chaque pays. Tous les pays spécifient les débits d'air pour l'ensemble de l'habitation ou pour certaines pièces. Le débit d'air est spécifié dans au moins une norme pour les pièces suivantes : salon, chambre, cuisine, salle de bains et toilettes. La plupart des normes ne spécifient le débit d'air que pour un sous-ensemble de pièces.
Les exigences en matière de ventilation varient d'un pays à l'autre et sont généralement basées sur le nombre d'occupants, la surface habitable, le nombre de pièces, le type de pièce, le type d'appareil ou une combinaison de ces facteurs. Brelih et Olli (2011) ont compilé les normes de ventilation de 16 pays européens (Allemagne, Bulgarie, Espagne, 2011, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Lituanie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Roumanie, Royaume-Uni, Slovénie). Ils ont utilisé un ensemble de maisons témoins pour comparer les taux de renouvellement d'air (TRA) calculés à partir de ces normes. Ils ont comparé les débits d'air requis pour la ventilation générale et la ventilation par tâches. Les TRA requis pour la ventilation générale variaient de 0,23 à 1,21, les valeurs les plus élevées étant observées aux Pays-Bas et les plus faibles en Bulgarie.
Les débits d'extraction minimum des hottes de cuisine variaient de 5,6 à 41,7 dm3/s.
Les débits d'évacuation minimum des toilettes variaient de 4,2 à 15 dm3/s.
Les débits d'extraction minimum des salles de bains variaient de 4,2 à 21,7 dm3/s.
Il semble exister un consensus général entre la plupart des normes selon lequel un taux de ventilation global est requis pour l'ensemble de la maison, avec des niveaux de ventilation supplémentaires plus élevés pour les pièces où des activités émettrices de polluants peuvent avoir lieu, comme les cuisines et les salles de bains, ou pour les pièces où les gens passent la majeure partie de leur temps, comme les salons et les chambres à coucher.
NORMES EN PRATIQUE
La construction de maisons neuves est censée respecter les normes en vigueur dans le pays où elles sont bâties. Les dispositifs de ventilation sont choisis en fonction des débits requis. Cependant, ces débits peuvent être influencés par d'autres facteurs que le seul dispositif sélectionné. La contre-pression due à la sortie d'air raccordée à un ventilateur donné, une installation incorrecte ou des filtres obstrués peuvent entraîner une baisse de performance de ce dernier. Actuellement, ni les normes américaines ni les normes européennes n'imposent de mise en service. En Suède, la mise en service est obligatoire depuis 1991. Elle consiste à mesurer les performances réelles du bâtiment afin de déterminer sa conformité aux exigences (Stratton et Wray, 2013). La mise en service nécessite des ressources supplémentaires et peut s'avérer trop coûteuse. En l'absence de mise en service, les débits réels peuvent ne pas correspondre aux valeurs prescrites ou prévues. Stratton et al. (2012) ont mesuré les débits dans 15 maisons en Californie (États-Unis) et ont constaté qu'une seule était entièrement conforme à la norme ASHRAE 62.2. Des mesures effectuées dans toute l'Europe ont également montré que de nombreuses maisons ne respectent pas les normes prescrites (Dimitroulopoulou, 2012). Il conviendrait potentiellement d'ajouter une procédure de mise en service aux normes existantes afin de garantir la conformité dans les logements.
Date de publication : 15 octobre 2021
