Qualité de l'air intérieur et santé au travail

Dossier préparé par Tribu - Techniques, Recherches, Innovations pour le Bâtiment et l'Urbain

La qualité de l'air intérieur des bâtiments permet de satisfaire les exigences de santé et de confort et aide à la conservation des locaux.

Cette qualité de l'air dépend des concentrations des composants gazeux, liquides ou solides en suspension. Certains de ces composants gazeux sont normalement présents dans l'air : oxygène (O2), gaz carbonique (CO2), ozone (O3), vapeur d'eau (H2O) mais, pour préserver la qualité de l'air, ils ne doivent pas dépasser un certain taux de concentration. D'autres polluants ne doivent pas être présents dans l'air ambiant, tels que des gaz odorants désagréables, des gaz, des liquides et des solides en suspension nocifs pour la santé, ou dans tous les cas il faut que leurs concentrations soient inférieures aux seuils acceptés.

La qualité de l'air est obtenue par la maîtrise des sources polluantes : produits de construction, équipements de combustion et équipements aérauliques, activités d'entretien et de maintenance, environnement extérieur pollué … de manière à les éviter ou à les réduire, puis par le maintien des concentrations des polluants en deçà de seuils acceptables grâce à la ventilation des locaux.

COMMENT PRESERVER LA QUALITE DE L'AIR INTERIEUR ?

Dans une pièce confinée, les occupants modifient rien que par leur respiration la composition de l'air en oxygène et gaz carbonique. Ils peuvent également exhaler des gaz odorants (bio-effluents) désagréables. L'air finit par devenir impropre à la respiration et irrespirable. Il faut par conséquent remplacer cet air vicié par de l'air extérieur " neuf " respirable : renouvellement d'air par ventilation.

A cette pollution inéluctable, s'ajoutent des risques de pollutions de l'air intérieur par d'autres sources polluantes : activités des occupants, animaux, opérations de nettoyage et d'entretien, produits de construction, équipements ….et par l'environnement extérieur (air de renouvellement, air parasite, radon).

Pollution de l'air intérieur par les produits de construction.

Les principales émissions polluantes des produits de construction sont des particules solides (fibres, poussières …), des composés organiques volatils (COV) dont le formaldéhyde, des micro-organismes … De plus, certains produits superficiels des parois peuvent absorber ou retenir des polluants et les " désorber " ou dégager ultérieurement.
La maîtrise d'œuvre doit par conséquent choisir et mettre en œuvre des produits de construction en tenant compte de leur émanation éventuelle de polluants.

Pollution de l'air intérieur par les équipements.

Tous les équipements à combustion ont maintenant des systèmes de sécurité normalisés néanmoins environ 8 000 intoxications oxycarbonées, dont 400 morts, sont encore comptabilisées chaque année, en France. Il faut donc s'assurer de la normalisation des équipements à combustion installés et contrôler leur système de sécurité. Il faut aussi sensibiliser les gestionnaires et les usagers à l'importance de l'entretien et de la maintenance : appareil de combustion, conduits d'alimentation en combustible, alimentation en air, conduit de fumée… .
Les équipements aérauliques pour la ventilation, le chauffage, le refroidissement et le traitement de l'air peuvent être le siège du développement de micro-organismes plus ou moins dangereux pour la santé (légionella). L'entretien de ces équipements est également primordial ; la maîtrise d'œuvre doit faire en sorte de faciliter cet entretien.

Pollution de l'air intérieur par les opérations d'entretien et de maintenance.

Ces activités peuvent utiliser des sources polluantes : produits d'entretien, peintures, vernis, colles … ou activer malencontreusement des sources polluantes des produits de construction jusqu'alors confinées. Ces pollutions peuvent être nocives pour le personnel d'entretien et les usagers. La maîtrise d'œuvre doit par conséquent favoriser les parois et les revêtements qui s'entretiennent facilement et qui ne nécessitent pas des produits d'entretien nocifs.

Pollution de l'air intérieur par le radon.

Ce gaz radioactif provient essentiellement du sol. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) admet pour les constructions neuves un niveau de 200 becquerels par mètre cube d'air (Bq/m3). Lors d'une construction dans une zone à risque (granitique), la maîtrise d'ouvrage et la maîtrise d'œuvre doivent vérifier le risque et prendre si nécessaire des mesures préventives : étanchéification des parois en contact avec le sol, conduit d'extraction en attente de l'air du sol ou du vide sanitaire ou de la cave, recours à un système de ventilation du volume habité par soufflage.

Pollution de l'air intérieur par l'air extérieur.

L'air extérieur, utilisé pour renouveler l'air extérieur, peut présenter des concentrations non négligeables de polluants nuisibles à la santé ou malodorants, tels que des particules solides, des oxydes de carbone (COx), de soufre (SOx) et d'azote (NOx), hydrocarbures (HC), ozone (O3), composés chlorés et fluorés, métaux lourds. Pour préserver les bâtiments de cette pollution, il est possible d'utiliser un système de ventilation à double flux mettant les bâtiments en légère surpression, de dépolluer l'air capté par filtration ou par absorption, confiner les locaux lors de pollutions accidentelles de l'air extérieur.

Pollution de l'air intérieur par une trop forte humidité.

Une des causes de la dégradation de l'enveloppe d'un bâtiment est la condensation d'humidité sur les faces intérieures des parois donnant sur l'extérieur, en particulier à hauteur des ponts thermiques. Cette humidité détériore au bout d'un moment les revêtements et les couches superficielles des parois, ainsi que les performances des isolants. A terme, les condensations durables favorisent le développement de moisissures, sources de polluants de l'air intérieur. Pour éviter les risques de condensation, il faut renforcer l'isolation afin de supprimer les ponts thermiques et renforcer le système de ventilation existant.

L'humidité relative de l'air doit permettre à la température de rosée de l'air (température à laquelle la vapeur d'eau contenue dans l'air humide se condense) d'être toujours supérieure à la plus faible température superficielle des parois du local ou de la pièce. La maîtrise de l'humidité relative peut être obtenue par un système de ventilation, voire dans certains cas à un système de déshumidification ou de climatisation qui intègre cette fonction.

Le rôle de la maîtrise d'ouvrage

Rechercher les sources de pollution éventuelles existantes liées au contexte (site pollué sol ou air, radon)
Inciter à éviter ou à réduire les sources polluantes
Prescrire une ventilation efficace des locaux

Le rôle de la maîtrise d'œuvre

Rechercher des produits de construction les moins polluants possible
Choisir des équipements normalisés
Contrôler la conformité des installations des équipements aux règles de l'art
Favoriser un entretien et une maintenance les moins polluants possibles
Prendre des mesures préventives en cas de présence de pollutions : radon, sous-sol pollué, air extérieur pollué
Faire installer un système de ventilation performant et adapté au contexte

AVEC QUELLES SOLUTIONS TECHNIQUES ?

Un système de ventilation est indispensable mais il faut chercher à concilier au mieux qualité de l'air intérieur et maîtrise des consommations d'énergie. Si un recyclage de l'air est effectué, une filtration de qualité est obligatoire.
Pour obtenir une qualité de l'air satisfaisante, il faut que le débit volumique de renouvellement d'air soit suffisant. En revanche, pour la maîtrise de l'énergie, le débit volumique de renouvellement d'air doit être aussi faible que possible pour réduire au mieux les besoins de chauffage de l'air neuf. Pour essayer de résoudre au mieux cette contradiction en privilégiant quand même la santé, la maîtrise d'œuvre doit veiller à l'étanchéité de l'enveloppe des bâtiments, comme l'incite la nouvelle réglementation thermique (RT 2000), et opter pour des systèmes de ventilation optimisés : ventilation auto réglable, ventilation " hygroréglable ", ventilation asservie au CO2, à la présence …

VMC simple flux par extraction. Le principe consiste à extraire l'air pollué des pièces dites de service au travers de bouches d'extraction activées par un ventilateur. Le bâtiment est ainsi mis sous dépression et l'air neuf pénètre par les entrées d'air des pièces principales. Un transfert de l'air des pièces principales vers les pièces de service permet le renouvellement d'air. Un jour est à cet effet réservé en partie basse des portes intérieures. Les bouches d'extraction, qui peuvent être à double-débit par exemple dans les toilettes et les cuisines, sont reliées à la turbine d'extraction par des gaines souples (maisons individuelles) ou un réseau de conduits en tôle galvanisée. L'étanchéité des conduits doit respecter des exigences européennes (classification Eurovent A, B et C la plus performante).

VMC double flux par soufflage. Le principe consiste à souffler de l'air au moyen d'un ventilateur dans toutes des pièces. L'air intérieur en surpression est alors évacuée par des conduits. Ce système permet de filtrer et traiter l'air extérieur avant qu'il ne pénètre dans les locaux. Ce type de ventilation est cependant peu utilisé en France.

VMC hygroréglable. Les bouches d'entrée d'air et les bouches d'extraction d'une VMC simple flux peuvent être prescrites auto réglables, elles assurent ainsi un débit constant quelles que soient les conditions climatiques et les variations de pression pouvant intervenir sur le réseau. Les bouches ajustent de manière encore plus précise les débits aux besoins quand elles sont asservies au taux d'humidité présent dans les pièces, ce qui à la fois évite les risques de condensation et permet des économies d'énergie. L'hygrométrie de l'air est mesurée par des détecteurs d'humidité qui actionnent les bouches en conséquence. Les entrées d'air et les bouches d'extraction peuvent être " hygroréglables " ou seulement les bouches d'extraction.

VMC double flux. Une ventilation mécanique double flux comprend une centrale qui se charge d'insuffler l'air neuf et d'extraire l'air vicié. Les entrées d'air dans les pièces ou locaux principaux et les bouches d'extraction dans les pièces ou locaux de service sont raccordées, par des gaines, à la centrale qui possède une prise d'air neuf sur l'extérieur. Cette conception et ce fonctionnement offrent la possibilité de récupérer, en hiver, les calories transportées par l'air vicié afin de préchauffer l'air neuf. L'installation intègre alors un récupérateur de chaleur, le plus souvent un échangeur à plaque, dans lequel passe l'air vicié extrait. Ce système permet à la fois de filtrer et traiter l'air neuf et de réduire les frais de chauffage par rapport à un simple flux.

VMC asservie au CO2 ou à la présence. Un système de ventilation peut être également asservi à la concentration intérieure de CO2, le dioxyde de carbone étant reconnu comme un indicateur de la qualité de l'air intérieur. Le taux de CO2 dépend du nombre de personnes mais aussi de certaines activités (zones fumeur). Ce principe permet d'obtenir une qualité de l'air constante, quel que soit le niveau d'occupation. Une VMC asservie au CO2 peut être monozone, la modulation de débit est alors assurée par une action sur le ventilateur au moyen d'un variateur de fréquence ou multizone en fonctionnant différemment dans chaque pièce grâce à un registre motorisé.
Avec d'autres systèmes, la quantité d'air évacuée ou soufflée est fonction du nombre de personnes présentes. Les bouches sont alors asservies à une barrière de comptage qui incorpore une sonde de détection et un compteur/décompteur ou s'arrêtent de automatiquement de fonctionner lorsqu'elles ne détectent plus de présence. Le débit est dimensionné en fonction de l'occupation habituelle du local mais peut être modifié en cas de changement. Ces systèmes de gestion automatique de l'intermittence permettent des économies d'énergie et d'entretien.

Par ailleurs, les ventilateurs de désenfumage sont bien entendu très importants dans le tertiaire. Il existe maintenant des systèmes intégrant tous les éléments : ventilateur, accessoires, coffre de relaye et de nombreux composants électroniques optimisant leur fonctionnement.

Ventilation naturelle assistée. Lors d'une ventilation non assistée mécaniquement, la circulation de l'air est provoquée par le tirage thermique et les pressions du vent sur le bâtiment. Ce type de ventilation est plus aléatoire car le débit d'air extrait est sensiblement influencé par les conditions climatiques extérieures et l'étanchéité à l'air du bâti. Ce débit est souvent trop important en hiver et trop faible en demi-saison. Certains industriels de la ventilation ont conçu des dispositifs pour la réguler et la stimuler. Il existe par exemple des systèmes de ventilation naturelle assistée au moyen d'entrées d'air et de grilles d'extraction " hygroréglables " : la surface de passage à l'air augmente avec l'humidité ambiante. Elle peut être également assistée mécaniquement en adaptant un extracteur " stato-mécanique " au dispositif existant.

Aspects réglementaires

- Loi n° 96-1236 du 30 décembre 1996 sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie (à détailler)
- Décret du 6 mai 1998 relatif à la surveillance de la qualité de l'air
- Arrêté du 16 novembre 2000 relatif au chauffage et à la ventilation des locaux.

- Directive du 22 avril 1999 relative aux valeurs limites pour le dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote, le plomb et les particules dans l'air ambiant.

- Directive 96/62/CE du Conseil du 27 septembre 1996 concernant l'évaluation de la qualité de l'air ambiant

- Directive " produits de construction " de 1993 sur la limitation des polluants dans l'air (pas encore transcrite en droit français).

- Directive " biocide ", du 16 février 1998, réglementant l'usage des insecticides par le grand public. Liste des produits interdits en cours d'élaboration.

- Article R 111-9 du Code de la construction et de l'habitation spécifie l'obligation de renouveler l'air des locaux.
Modalités d'application précisées par les arrêtés du 24 mars 1982 et du 28 octobre 1983 relatif à l'aération des logements.

- Arrêté du 12 mars 1978 relatif au dispositif de renouvellement d'air dans les bâtiments autres que les bâtiments d'habitation.