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45. Contrôle de l'environnement intérieur

Éditeur de chapitre :  Juan Guasch Farras

 


 

Table des matières 

Figures et tableaux

Contrôle des environnements intérieurs : principes généraux
A. Hernández Calleja

Air intérieur : méthodes de contrôle et de nettoyage
E. Adán Liébana et A. Hernández Calleja

Objectifs et principes de la ventilation générale et par dilution
Emilio Castejon

Critères de ventilation pour les bâtiments non industriels
A. Hernández Calleja

Systèmes de chauffage et de climatisation
F. Ramos Pérez et J. Guasch Farrás

Air intérieur : Ionisation
E. Adán Liébana et J. Guasch Farrás

Tables

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1. Les polluants intérieurs les plus courants et leurs sources
2. Exigences de base-système de ventilation à dilution
3. Mesures de contrôle et leurs effets
4. Ajustements à l'environnement de travail et aux effets
5. Efficacité des filtres (norme ASHRAE 52-76)
6. Réactifs utilisés comme absorbants pour les contaminants
7. Niveaux de qualité de l'air intérieur
8. Contamination due aux occupants d'un bâtiment
9. Degré d'occupation des différents bâtiments
10. Contamination due au bâtiment
11. Niveaux de qualité de l'air extérieur
12. Normes proposées pour les facteurs environnementaux
13. Températures de confort thermique (basées sur Fanger)
14. Caractéristiques des ions

Figures

Pointez sur une vignette pour voir la légende de la figure, cliquez pour voir la figure dans le contexte de l'article.

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Les personnes en milieu urbain passent entre 80 et 90 % de leur temps dans des espaces intérieurs tout en exerçant des activités sédentaires, tant pendant le travail que pendant les loisirs. (Voir figure 1).

Figure 1. Les citadins passent 80 à 90 % de leur temps à l'intérieur

IEN010F1

Ce fait a conduit à la création au sein de ces espaces intérieurs d'environnements plus confortables et homogènes que ceux trouvés à l'extérieur avec leurs conditions climatiques changeantes. Pour rendre cela possible, l'air de ces espaces devait être conditionné, réchauffé pendant la saison froide et refroidi pendant la saison chaude.

Pour que la climatisation soit efficace et rentable, il était nécessaire de contrôler l'air entrant dans les bâtiments depuis l'extérieur, dont on ne pouvait pas s'attendre à ce qu'il ait les caractéristiques thermiques souhaitées. Il en est résulté des bâtiments de plus en plus étanches à l'air et un contrôle plus strict de la quantité d'air ambiant utilisée pour renouveler l'air intérieur stagnant.

La crise énergétique du début des années 1970 – et la nécessité d'économiser l'énergie qui en a résulté – a représenté un autre état de fait souvent responsable de réductions drastiques du volume d'air ambiant utilisé pour le renouvellement et la ventilation. Ce qui se faisait couramment à l'époque était de recycler plusieurs fois l'air à l'intérieur d'un bâtiment. Cela a été fait, bien sûr, dans le but de réduire le coût de la climatisation. Mais autre chose a commencé à se produire : le nombre de plaintes, d'inconfort et/ou de problèmes de santé des occupants de ces immeubles a considérablement augmenté. Ce qui, à son tour, renchérit les coûts sociaux et financiers dus à l'absentéisme et conduit les spécialistes à étudier l'origine de plaintes jusqu'alors considérées comme indépendantes de la pollution.

Il n'est pas compliqué d'expliquer ce qui a conduit à l'apparition de plaintes : les bâtiments sont construits de plus en plus hermétiquement, le volume d'air fourni pour la ventilation est réduit, davantage de matériaux et de produits sont utilisés pour isoler thermiquement les bâtiments, le nombre de produits chimiques et les matières synthétiques utilisées se multiplient et se diversifient et la maîtrise individuelle de l'environnement se perd progressivement. Le résultat est un environnement intérieur de plus en plus contaminé.

Les occupants de bâtiments à l'environnement dégradé réagissent alors, pour la plupart, en exprimant des plaintes sur des aspects de leur environnement et en présentant des symptômes cliniques. Les symptômes les plus courants sont les suivants : irritation des muqueuses (yeux, nez et gorge), maux de tête, essoufflement, incidence accrue de rhumes, allergies, etc.

Lorsque vient le temps de définir les causes possibles qui déclenchent ces plaintes, l'apparente simplicité de la tâche fait place en fait à une situation très complexe lorsqu'on tente d'établir la relation de cause à effet. Dans ce cas, il faut regarder tous les facteurs (qu'ils soient environnementaux ou d'autres origines) qui peuvent être impliqués dans les plaintes ou les problèmes de santé qui sont apparus.

La conclusion, après de nombreuses années d'étude de ce problème, est que ces problèmes ont des origines multiples. Les exceptions sont les cas où la relation de cause à effet est clairement établie, comme dans le cas de l'épidémie de légionellose par exemple, ou les problèmes d'irritation ou de sensibilité accrue dus à l'exposition au formaldéhyde.

Le phénomène porte le nom de syndrome des bâtiments malsains, et est défini comme les symptômes affectant les occupants d'un bâtiment où les plaintes dues à un malaise sont plus fréquentes qu'on ne pourrait raisonnablement s'y attendre.

Le tableau 1 présente quelques exemples de polluants et les sources d'émissions les plus courantes qui peuvent être associées à une baisse de la qualité de l'air intérieur.

En plus de la qualité de l'air intérieur, qui est affectée par les polluants chimiques et biologiques, le syndrome des bâtiments malsains est attribué à de nombreux autres facteurs. Certains sont physiques, comme la chaleur, le bruit et l'éclairage ; certains sont d'ordre psychosocial, au premier rang desquels l'organisation du travail, les relations de travail, le rythme de travail et la charge de travail.

Tableau 1. Les polluants intérieurs les plus courants et leurs sources

site

Sources d'émission

De polluants

Plein air

Sources fixes

 
 

Sites industriels, production d'énergie

Dioxyde de soufre, oxydes d'azote, ozone, particules, monoxyde de carbone, composés organiques

 

Véhicules à moteur

Monoxyde de carbone, plomb, oxydes d'azote

 

Terre

Radon, micro-organismes

Intérieur

Matériaux de construction

 
 

Pierre, béton

Radon

 

Bois composites, placage

Formaldéhyde, composés organiques

 

Isolation

Formaldéhyde, fibre de verre

 

Retardateurs de feu

Amiante

 

Peinture

Composés organiques, plomb

 

Équipements et installations

 
 

Systèmes de chauffage, cuisines

Monoxyde et dioxyde de carbone, oxydes d'azote, composés organiques, particules

 

Photocopieurs

Ozone

 

Systèmes de ventilation

Fibres, micro-organismes

 

Les occupants

 
 

Activité métabolique

Dioxyde de carbone, vapeur d'eau, odeurs

 

Activité biologique

Les micro-organismes

 

Activité humaine

 
 

Fumeur

Monoxyde de carbone, autres composés, particules

 

Rafraîchisseurs d'air

Fluorocarbures, odeurs

 

Nettoyage

Composés organiques, odeurs

 

Loisirs, activités artistiques

Composés organiques, odeurs

 

L'air intérieur joue un rôle très important dans le syndrome des bâtiments malsains, et le contrôle de sa qualité peut donc aider, dans la plupart des cas, à rectifier ou à améliorer les conditions qui conduisent à l'apparition du syndrome. Il convient toutefois de rappeler que la qualité de l'air n'est pas le seul facteur à prendre en compte dans l'évaluation des environnements intérieurs.

Mesures pour le contrôle des environnements intérieurs

L'expérience montre que la plupart des problèmes qui surviennent dans les environnements intérieurs sont le résultat de décisions prises lors de la conception et de la construction d'un bâtiment. Bien que ces problèmes puissent être résolus ultérieurement en prenant des mesures correctives, il convient de souligner qu'il est plus efficace et plus rentable de prévenir et de corriger les lacunes lors de la conception du bâtiment.

La grande variété des sources possibles de pollution détermine la multiplicité des actions correctives qui peuvent être prises pour les maîtriser. La conception d'un bâtiment peut impliquer des professionnels de divers domaines, tels que des architectes, des ingénieurs, des designers d'intérieur et autres. Il est donc important à ce stade de garder à l'esprit les différents facteurs qui peuvent contribuer à éliminer ou à minimiser les éventuels problèmes futurs pouvant survenir en raison d'une mauvaise qualité de l'air. Les facteurs à considérer sont

  • sélection du site
  • conception architecturale
  • sélection de matériaux
  • les systèmes de ventilation et de climatisation utilisés pour contrôler la qualité de l'air intérieur.

 

Choisir un chantier

La pollution de l'air peut provenir de sources proches ou éloignées du site choisi. Ce type de pollution comprend, pour la plupart, des gaz organiques et inorganiques résultant de la combustion, qu'il s'agisse de véhicules à moteur, d'installations industrielles ou de centrales électriques à proximité du site, et des particules en suspension dans l'air d'origines diverses.

La pollution retrouvée dans le sol comprend des composés gazeux provenant de la matière organique enfouie et du radon. Ces contaminants peuvent pénétrer dans le bâtiment par des fissures dans les matériaux de construction qui sont en contact avec le sol ou par migration à travers des matériaux semi-perméables.

Lorsque la construction d'un bâtiment est à l'état de projet, les différents sites possibles doivent être évalués. Le meilleur site doit être choisi en tenant compte de ces faits et informations :

  1. Des données qui montrent les niveaux de pollution de l'environnement dans la zone, pour éviter les sources de pollution éloignées.
  2. Analyse des sources de pollution adjacentes ou proches, en tenant compte de facteurs tels que le volume de circulation automobile et les sources possibles de pollution industrielle, commerciale ou agricole.
  3. Les niveaux de pollution du sol et de l'eau, y compris les composés organiques volatils ou semi-volatils, le gaz radon et d'autres composés radioactifs résultant de la désintégration du radon. Ces informations sont utiles si une décision doit être prise de changer de site ou de prendre des mesures pour atténuer la présence de ces contaminants à l'intérieur du futur bâtiment. Parmi les mesures pouvant être prises figurent l'étanchéité efficace des canaux de pénétration ou la conception de systèmes de ventilation générale qui assureront une surpression à l'intérieur du futur bâtiment.
  4. Informations sur le climat et la direction des vents prédominants dans la région, ainsi que les variations journalières et saisonnières. Ces conditions sont importantes pour décider de la bonne orientation du bâtiment.

 

D'autre part, les sources locales de pollution doivent être contrôlées à l'aide de diverses techniques spécifiques, telles que le drainage ou le nettoyage des sols, la dépressurisation des sols ou l'utilisation de chicanes architecturales ou scéniques.

Conception architecturale

L'intégrité d'un bâtiment a été, pendant des siècles, une injonction fondamentale lors de la planification et de la conception d'un nouveau bâtiment. A cette fin, on a tenu compte, aujourd'hui comme par le passé, des capacités des matériaux à résister à la dégradation par l'humidité, les changements de température, les mouvements d'air, les radiations, l'attaque d'agents chimiques et biologiques ou les catastrophes naturelles.

Le fait que les facteurs mentionnés ci-dessus doivent être considérés lors de la réalisation de tout projet architectural n'est pas un enjeu dans le contexte actuel : de plus, le projet doit mettre en œuvre les bonnes décisions concernant l'intégrité et le bien-être des occupants. Au cours de cette phase du projet, des décisions doivent être prises concernant la conception des espaces intérieurs, le choix des matériaux, la localisation des activités qui pourraient être des sources potentielles de pollution, les ouvertures du bâtiment vers l'extérieur, les fenêtres et les système de ventilation.

Ouvertures du bâtiment

Des mesures de contrôle efficaces lors de la conception du bâtiment consistent à planifier l'emplacement et l'orientation de ces ouvertures en vue de minimiser la quantité de contamination pouvant pénétrer dans le bâtiment à partir de sources de pollution précédemment détectées. Les considérations suivantes doivent être gardées à l'esprit :

  • Les ouvertures doivent être éloignées des sources de pollution et non dans la direction prédominante du vent. Lorsque les ouvertures sont proches de sources de fumée ou d'échappement, le système de ventilation doit être prévu pour produire une pression d'air positive dans cette zone afin d'éviter la rentrée d'air ventilé, comme illustré à la figure 2.
  • Une attention particulière doit être accordée pour garantir le drainage et éviter les infiltrations là où le bâtiment entre en contact avec le sol, dans les fondations, dans les zones carrelées, où se trouvent le système de drainage et les conduits, et d'autres sites.
  • Les accès aux quais de chargement et aux garages doivent être construits loin des prises d'air normales du bâtiment ainsi que des entrées principales.

 

Figure 2. Pénétration de la pollution de l'extérieur

IEN010F2

Windows

Au cours des dernières années, il y a eu un renversement de la tendance observée dans les années 1970 et 1980, et maintenant il y a une tendance à inclure des fenêtres fonctionnelles dans les nouveaux projets architecturaux. Cela confère plusieurs avantages. L'un d'eux est la capacité de fournir une ventilation supplémentaire dans les zones (peu nombreuses, on l'espère) qui en ont besoin, en supposant que le système de ventilation dispose de capteurs dans ces zones pour éviter les déséquilibres. Il faut garder à l'esprit que la possibilité d'ouvrir une fenêtre ne garantit pas toujours que de l'air frais entrera dans un bâtiment ; si le système de ventilation est sous pression, l'ouverture d'une fenêtre ne fournira pas de ventilation supplémentaire. D'autres avantages ont un caractère résolument psychosocial, permettant aux occupants un certain contrôle individuel sur leur environnement et un accès direct et visuel à l'extérieur.

Protection contre l'humidité

Le principal moyen de contrôle consiste à réduire l'humidité dans les fondations du bâtiment, où les micro-organismes, en particulier les champignons, peuvent fréquemment se propager et se développer.

La déshumidification de la zone et la pressurisation du sol peuvent empêcher l'apparition d'agents biologiques et peuvent également empêcher la pénétration de polluants chimiques pouvant être présents dans le sol.

L'étanchéité et le contrôle des zones fermées du bâtiment les plus sensibles à l'humidité de l'air est une autre mesure à considérer, car l'humidité peut endommager les matériaux utilisés pour le revêtement du bâtiment, de sorte que ces matériaux peuvent alors devenir une source de contamination microbiologique .

Aménagement des espaces intérieurs

Il est important de connaître lors des étapes de planification l'usage qui sera fait du bâtiment ou les activités qui s'y dérouleront. Il est important avant tout de savoir quelles activités peuvent être source de contamination ; ces connaissances peuvent ensuite être utilisées pour limiter et contrôler ces sources potentielles de pollution. Quelques exemples d'activités qui peuvent être des sources de contamination à l'intérieur d'un bâtiment sont la préparation d'aliments, l'imprimerie et les arts graphiques, le tabagisme et l'utilisation de photocopieurs.

La localisation de ces activités dans des locaux spécifiques, séparés et isolés des autres activités, doit être décidée de manière à ce que les occupants du bâtiment soient le moins possible touchés.

Il est conseillé de doter ces procédés d'un système d'extraction localisée et/ou de systèmes de ventilation générale aux caractéristiques particulières. La première de ces mesures vise à contrôler les contaminants à la source d'émission. La seconde, applicable lorsque les sources sont nombreuses, lorsqu'elles sont dispersées dans un espace donné, ou lorsque le polluant est extrêmement dangereux, doit répondre aux exigences suivantes : elle doit être capable de fournir des volumes d'air neuf suffisants compte tenu des aux normes de l'activité considérée, il ne doit pas réutiliser d'air en le mélangeant au flux général de ventilation du bâtiment et il doit prévoir une extraction d'air pulsé supplémentaire si nécessaire. Dans de tels cas, le flux d'air dans ces locaux doit être soigneusement planifié, afin d'éviter le transfert de polluants entre des espaces contigus, en créant, par exemple, une pression négative dans un espace donné.

Parfois, le contrôle est obtenu en éliminant ou en réduisant la présence de polluants dans l'air par filtration ou en nettoyant chimiquement l'air. Lors de l'utilisation de ces techniques de contrôle, il convient de garder à l'esprit les caractéristiques physiques et chimiques des polluants. Les systèmes de filtration, par exemple, sont adéquats pour éliminer les particules de l'air - tant que l'efficacité du filtre est adaptée à la taille des particules qui sont filtrées - mais permettent aux gaz et aux vapeurs de passer à travers.

L'élimination de la source de pollution est le moyen le plus efficace de contrôler la pollution dans les espaces intérieurs. Un bon exemple qui illustre ce point sont les restrictions et les interdictions de fumer sur le lieu de travail. Là où il est permis de fumer, il est généralement limité à des zones spéciales équipées de systèmes de ventilation spéciaux.

Sélection des matériaux

En essayant de prévenir d'éventuels problèmes de pollution à l'intérieur d'un bâtiment, il convient de prêter attention aux caractéristiques des matériaux utilisés pour la construction et la décoration, à l'ameublement, aux activités normales de travail qui seront effectuées, à la manière dont le bâtiment sera nettoyé et désinfecté et la façon dont les insectes et autres ravageurs seront contrôlés. Il est également possible de réduire les niveaux de composés organiques volatils (COV), par exemple, en ne considérant que les matériaux et les meubles qui ont des taux d'émission connus pour ces composés et en sélectionnant ceux qui ont les niveaux les plus bas.

Aujourd'hui, même si certains laboratoires et institutions ont réalisé des études sur les émissions de ce type, les informations disponibles sur les taux d'émission de contaminants pour les matériaux de construction sont rares ; cette rareté est en outre aggravée par le grand nombre de produits disponibles et la variabilité qu'ils présentent dans le temps.

Malgré cette difficulté, certains producteurs ont commencé à étudier leurs produits et à y inclure, généralement à la demande du consommateur ou du professionnel de la construction, des informations sur les recherches effectuées. Les produits sont de plus en plus étiquetés Sans danger pour l'environnement, non toxique etc.

Il reste cependant de nombreux problèmes à surmonter. Des exemples de ces problèmes incluent le coût élevé des analyses nécessaires à la fois en temps et en argent ; l'absence de normes pour les méthodes utilisées pour doser les échantillons ; l'interprétation compliquée des résultats obtenus en raison de la méconnaissance des effets sur la santé de certains contaminants; et le manque d'accord entre les chercheurs sur la question de savoir si les matériaux à haut niveau d'émission qui émettent pendant une courte période sont préférables aux matériaux à faible niveau d'émission qui émettent sur de plus longues périodes.

Mais le fait est que dans les années à venir, le marché des matériaux de construction et de décoration deviendra plus concurrentiel et subira davantage de pression législative. Cela se traduira par l'élimination de certains produits ou leur substitution par d'autres produits qui ont des taux d'émission plus faibles. Des mesures de ce type sont déjà prises avec les adhésifs utilisés dans la production de tissu de moquette pour le rembourrage et sont encore illustrées par l'élimination de composés dangereux tels que le mercure et le pentachlorophénol dans la production de peinture.

Jusqu'à ce que l'on en sache plus et que la réglementation législative dans ce domaine mûrisse, les décisions quant à la sélection des matériaux et produits les plus appropriés à utiliser ou à installer dans les nouveaux bâtiments seront laissées aux professionnels. Voici quelques considérations qui peuvent les aider à prendre une décision :

  • Des informations doivent être disponibles sur la composition chimique du produit et les taux d'émission de tous les polluants, ainsi que toute information concernant la santé, la sécurité et le confort des occupants qui y sont exposés. Ces informations doivent être fournies par le fabricant du produit.
  • Les produits doivent être sélectionnés avec les taux d'émission les plus faibles possibles de tous les contaminants, en accordant une attention particulière à la présence de composés cancérigènes et tératogènes, d'irritants, de toxines systémiques, de composés odoriférants, etc. Les adhésifs ou les matériaux qui présentent de grandes surfaces d'émission ou d'absorption, tels que les matériaux poreux, les textiles, les fibres non enduites et similaires, doivent être spécifiés et leur utilisation restreinte.
  • Des procédures préventives doivent être mises en place pour la manipulation et l'installation de ces matériaux et produits. Pendant et après l'installation de ces matériaux, l'espace doit être complètement ventilé et le cuire au four processus (voir ci-dessous) doit être utilisé pour durcir certains produits. Les mesures d'hygiène recommandées doivent également être appliquées.
  • L'une des procédures recommandées pour minimiser l'exposition aux émissions de nouveaux matériaux lors des étapes d'installation et de finition, ainsi que lors de l'occupation initiale du bâtiment, consiste à ventiler le bâtiment pendant 24 heures avec 100 % d'air extérieur. L'élimination des composés organiques par l'utilisation de cette technique évite la rétention de ces composés dans les matériaux poreux. Ces matériaux poreux peuvent agir comme des réservoirs et des sources ultérieures de pollution car ils libèrent les composés stockés dans l'environnement.
  • Incrémenter la ventilation au niveau maximum possible avant de réoccuper un bâtiment après qu'il ait été fermé pendant une certaine période - pendant les premières heures de la journée - et après les fermetures de week-end ou de vacances est également une mesure pratique qui peut être mise en œuvre.
  • Une procédure spéciale, connue sous le nom de cuire au four, a été utilisé dans certains bâtiments pour « durcir » de nouveaux matériaux. Le cuire au four procédé consiste à élever la température d'un bâtiment pendant 48 heures ou plus, en maintenant le débit d'air au minimum. Les températures élevées favorisent l'émission de composés organiques volatils. Le bâtiment est alors ventilé et sa charge polluante est ainsi réduite. Les résultats obtenus jusqu'à présent montrent que cette procédure peut être efficace dans certaines situations.

 

Systèmes de ventilation et contrôle des climats intérieurs

Dans les espaces clos, la ventilation est l'une des méthodes les plus importantes pour le contrôle de la qualité de l'air. Les sources de pollution de ces espaces sont si nombreuses, et les caractéristiques de ces polluants si variées, qu'il est quasiment impossible de les maîtriser totalement dès la conception. La pollution générée par les occupants mêmes du bâtiment - par les activités qu'ils exercent et les produits qu'ils utilisent pour leur hygiène personnelle - en est un exemple ; en général, ces sources de contamination échappent au contrôle du concepteur.

La ventilation est donc la méthode de contrôle normalement utilisée pour diluer et éliminer les contaminants des espaces intérieurs pollués ; elle peut être réalisée avec de l'air extérieur propre ou de l'air recyclé convenablement purifié.

De nombreux points différents doivent être pris en compte lors de la conception d'un système de ventilation s'il doit servir de méthode adéquate de contrôle de la pollution. Parmi eux, la qualité de l'air extérieur qui sera utilisé ; les exigences particulières de certains polluants ou de leur source génératrice ; l'entretien préventif du système de ventilation lui-même, qui doit également être considéré comme une source possible de contamination; et la distribution de l'air à l'intérieur du bâtiment.

Le tableau 2 résume les principaux points à considérer dans la conception d'un système de ventilation pour le maintien d'environnements intérieurs de qualité.

Dans un système de ventilation/climatisation typique, l'air qui a été prélevé à l'extérieur et qui a été mélangé à une part variable d'air recyclé passe par différents systèmes de climatisation, est généralement filtré, est chauffé ou refroidi selon la saison et est humidifié ou déshumidifié au besoin.

Tableau 2. Exigences de base pour un système de ventilation par dilution

Composant système
ou fonction

Exigence

Dilution par l'air extérieur

Un volume d'air minimum par occupant et par heure doit être garanti.

 

L'objectif doit être de renouveler le volume d'air intérieur un minimum de fois par heure.

 

Le volume d'air extérieur apporté doit être augmenté en fonction de l'intensité des sources de pollution.

 

Une extraction directe vers l'extérieur doit être garantie pour les espaces où se dérouleront des activités génératrices de pollution.

Emplacements des prises d'air

Il convient d'éviter de placer des prises d'air à proximité de panaches de sources connues de pollution.

 

Il faut éviter les zones proches de l'eau stagnante et des aérosols qui émanent des tours de réfrigération.

 

L'entrée de tout animal doit être empêchée et les oiseaux doivent être empêchés de se percher ou de nicher à proximité des prises d'eau.

Emplacement de l'extraction d'air
évents

Les bouches d'extraction doivent être placées aussi loin que possible des points d'entrée d'air et la hauteur de la bouche d'évacuation doit être augmentée.

 

L'orientation des évents de décharge doit être dans la direction opposée aux hottes d'admission d'air.

Filtration et nettoyage

Des filtres mécaniques et électriques pour les particules doivent être utilisés.

 

Il faut installer un système d'élimination chimique des polluants.

Contrôle microbiologique

Il convient d'éviter de placer tout matériau poreux en contact direct avec les courants d'air, y compris ceux des conduits de distribution.

 

Il convient d'éviter la collecte d'eau stagnante où la condensation se forme dans les unités de climatisation.

 

Un programme d'entretien préventif doit être établi et le nettoyage périodique des humidificateurs et des tours de réfrigération doit être programmé.

Répartition aérienne

Il convient d'éliminer et d'éviter la formation de zones mortes (où il n'y a pas de ventilation) et la stratification de l'air.

 

Il est préférable de mélanger l'air là où les occupants le respirent.

 

Des pressions adéquates doivent être maintenues dans tous les lieux en fonction des activités qui y sont exécutées.

 

Les systèmes de propulsion et d'extraction de l'air doivent être contrôlés pour maintenir l'équilibre entre eux.

 

Une fois traité, l'air est distribué par des conduits dans toutes les zones du bâtiment et est acheminé via des grilles de dispersion. Il se mélange ensuite dans les espaces occupés en échangeant de la chaleur et en renouvelant l'atmosphère intérieure avant d'être enfin évacué de chaque local par des conduits de retour.

La quantité d'air extérieur à utiliser pour diluer et éliminer les polluants fait l'objet de nombreuses études et controverses. Au cours des dernières années, des changements ont été apportés aux niveaux d'air extérieur recommandés et aux normes de ventilation publiées, impliquant dans la plupart des cas des augmentations des volumes d'air extérieur utilisés. Malgré cela, il a été constaté que ces recommandations sont insuffisantes pour contrôler efficacement toutes les sources de pollution. En effet, les normes établies sont basées sur l'occupation et ne tiennent pas compte d'autres sources importantes de pollution, telles que les matériaux utilisés dans la construction, l'ameublement et la qualité de l'air prélevé à l'extérieur.

Par conséquent, la quantité de ventilation requise doit être basée sur trois considérations fondamentales : la qualité de l'air que vous souhaitez obtenir, la qualité de l'air extérieur disponible et la charge totale de pollution dans l'espace qui sera ventilé. C'est le point de départ des études qui ont été menées par le professeur PO Fanger et son équipe (Fanger 1988, 1989). Ces études visent à établir de nouvelles normes de ventilation qui répondent aux exigences de qualité de l'air et qui offrent un niveau de confort acceptable tel que perçu par les occupants.

L'un des facteurs qui affectent la qualité de l'air dans les espaces intérieurs est la qualité de l'air extérieur disponible. Les caractéristiques des sources extérieures de pollution, comme la circulation automobile et les activités industrielles ou agricoles, mettent leur contrôle hors de portée des concepteurs, des propriétaires et des occupants du bâtiment. C'est dans des cas de ce genre que les autorités environnementales doivent assumer la responsabilité d'établir des directives de protection de l'environnement et de s'assurer qu'elles sont respectées. Il existe cependant de nombreuses mesures de contrôle qui peuvent être appliquées et qui sont utiles dans la réduction et l'élimination de la pollution atmosphérique.

Comme mentionné ci-dessus, un soin particulier doit être apporté à l'emplacement et à l'orientation des conduits d'admission et d'évacuation d'air, afin d'éviter de réinjecter des pollutions provenant du bâtiment lui-même ou de ses installations (tours de réfrigération, bouches de cuisine et de salle de bain, etc.) , ainsi que des bâtiments à proximité immédiate.

Lorsqu'il s'avère que l'air extérieur ou l'air recyclé est pollué, les mesures de contrôle recommandées consistent à le filtrer et à le nettoyer. La méthode la plus efficace pour éliminer les matières particulaires consiste à utiliser des précipitateurs électrostatiques et des filtres de rétention mécaniques. Ces derniers seront d'autant plus efficaces qu'ils seront calibrés plus précisément à la taille des particules à éliminer.

L'utilisation de systèmes capables d'éliminer les gaz et les vapeurs par absorption et/ou adsorption chimique est une technique rarement utilisée en milieu non industriel ; cependant, il est courant de trouver des systèmes qui masquent le problème de la pollution, notamment des odeurs par exemple, par l'utilisation de désodorisants.

D'autres techniques pour assainir et améliorer la qualité de l'air consistent à utiliser des ioniseurs et des ozoniseurs. La prudence serait la meilleure politique sur l'utilisation de ces systèmes pour obtenir des améliorations de la qualité de l'air jusqu'à ce que leurs propriétés réelles et leurs éventuels effets négatifs sur la santé soient clairement connus.

Une fois l'air traité et refroidi ou chauffé, il est acheminé vers les espaces intérieurs. Que la distribution d'air soit acceptable ou non dépendra, dans une large mesure, du choix, du nombre et de l'emplacement des grilles de diffusion.

Compte tenu des divergences d'opinion sur l'efficacité des différentes procédures à suivre pour mélanger l'air, certains concepteurs ont commencé à utiliser, dans certaines situations, des systèmes de distribution d'air qui délivrent de l'air au sol ou sur les murs comme alternative aux grilles de diffusion sur le plafond. Dans tous les cas, l'emplacement des registres de retour doit être soigneusement planifié pour éviter de court-circuiter l'entrée et la sortie d'air, ce qui l'empêcherait de se mélanger complètement comme le montre la figure 3.

Figure 3. Exemple de court-circuit de la distribution d'air dans les espaces intérieurs

IEN010F3

Selon la façon dont les espaces de travail sont compartimentés, la distribution de l'air peut présenter une variété de problèmes différents. Par exemple, dans les espaces de travail ouverts où les grilles de diffusion sont au plafond, l'air de la pièce peut ne pas se mélanger complètement. Ce problème tend à être aggravé lorsque le type de système de ventilation utilisé peut fournir des volumes d'air variables. Les conduits de distribution de ces systèmes sont équipés de bornes qui modifient la quantité d'air fournie aux conduits en fonction des données reçues des thermostats de zone.

Une difficulté peut se développer lorsque l'air circule à un débit réduit à travers un nombre important de ces terminaux - une situation qui se produit lorsque les thermostats de différentes zones atteignent la température souhaitée - et la puissance des ventilateurs qui poussent l'air est automatiquement réduite. Le résultat est que le débit total d'air à travers le système est moindre, dans certains cas beaucoup moins, ou même que l'apport d'air neuf extérieur est complètement interrompu. Placer des capteurs qui contrôlent le débit d'air extérieur à l'entrée du système peut garantir qu'un débit minimum d'air neuf est maintenu en tout temps.

Un autre problème qui surgit régulièrement est que le flux d'air est bloqué en raison de la mise en place de cloisons partielles ou totales dans l'espace de travail. Il existe de nombreuses façons de corriger cette situation. Une solution consiste à laisser un espace libre à l'extrémité inférieure des panneaux qui divisent les cabines. D'autres moyens incluent l'installation de ventilateurs supplémentaires et le placement des grilles de diffusion au sol. L'utilisation de ventilo-convecteurs à induction supplémentaires aide au mélange de l'air et permet un contrôle individualisé des conditions thermiques de l'espace donné. Sans oublier l'importance de la qualité de l'air per se et les moyens de le contrôler, il faut garder à l'esprit qu'un environnement intérieur confortable est atteint par l'équilibre des différents éléments qui l'affectent. Toute action, même positive, affectant l'un des éléments sans tenir compte des autres peut affecter l'équilibre entre eux, entraînant de nouvelles plaintes de la part des occupants du bâtiment. Les tableaux 3 et 4 montrent comment certaines de ces actions, destinées à améliorer la qualité de l'air intérieur, conduisent à la défaillance d'autres éléments de l'équation, de sorte que l'ajustement de l'environnement de travail peut avoir des répercussions sur la qualité de l'air intérieur.

Tableau 3. Mesures de contrôle de la qualité de l'air intérieur et leurs effets sur les environnements intérieurs

Action

d'Entourage

Environnement thermique

Augmentation du volume d'air frais

Augmentation des brouillons

Réduction de l'humidité relative pour contrôler les agents microbiologiques

Humidité relative insuffisante

Environnement acoustique

Apport intermittent d'air extérieur pour conserver
énergie

Exposition intermittente au bruit

Environnement visuel

Réduction de l'utilisation des lampes fluorescentes pour réduire
contamination photochimique

Réduction de l'efficacité de l'éclairage

Environnement psychosocial

Bureaux ouverts

Perte d'intimité et d'un espace de travail défini

 

Tableau 4. Ajustements de l'environnement de travail et leurs effets sur la qualité de l'air intérieur

Action

d'Entourage

Environnement thermique

Baser l'apport d'air extérieur sur la thermique
considérations

Volumes d'air frais insuffisants

L'utilisation d'humidificateurs

Danger microbiologique potentiel

Environnement acoustique

Augmentation de l'utilisation de matériaux isolants

Rejet possible de polluants

Environnement visuel

Systèmes basés uniquement sur l'éclairage artificiel

Insatisfaction, mortalité des plantes, prolifération d'agents microbiologiques

Environnement psychosocial

Utilisation d'équipements dans l'espace de travail, tels que des photocopieurs et une imprimante

Augmentation du niveau de pollution

 

Assurer la qualité de l'environnement global d'un bâtiment au stade de sa conception dépend en grande partie de sa gestion, mais surtout d'une attitude positive envers les occupants de ce bâtiment. Les occupants sont les meilleurs capteurs sur lesquels les propriétaires du bâtiment peuvent s'appuyer pour mesurer le bon fonctionnement des installations destinées à offrir un environnement intérieur de qualité.

Les systèmes de contrôle basés sur une approche « Big Brother », prenant toutes les décisions régulant les environnements intérieurs tels que l'éclairage, la température, la ventilation, etc., ont tendance à avoir un effet négatif sur le bien-être psychologique et sociologique des occupants. Les occupants voient alors leur capacité à créer des conditions environnementales répondant à leurs besoins diminuée ou bloquée. De plus, les systèmes de contrôle de ce type sont parfois incapables d'évoluer pour répondre aux différentes exigences environnementales qui peuvent survenir en raison des changements dans les activités exercées dans un espace donné, du nombre de personnes qui y travaillent ou des changements dans la façon dont l'espace est alloué.

La solution pourrait consister à installer un système de contrôle centralisé de l'environnement intérieur, avec des commandes localisées réglées par les occupants. Cette idée, très couramment utilisée dans le domaine de l'environnement visuel où l'éclairage général est complété par un éclairage plus localisé, devrait être élargi à d'autres préoccupations : chauffage et climatisation généraux et localisés, apports d'air frais généraux et localisés, etc.

En résumé, on peut dire que dans chaque cas, une partie des conditions environnementales doit être optimisée au moyen d'un contrôle centralisé basé sur des considérations de sécurité, de santé et d'économie, tandis que les différentes conditions environnementales locales doivent être optimisées par les utilisateurs du espacer. Différents utilisateurs auront des besoins différents et réagiront différemment à des conditions données. Un tel compromis entre les différentes parties conduira sans aucun doute à plus de satisfaction, de bien-être et de productivité.

 

Noir

La qualité de l'air à l'intérieur d'un bâtiment est due à une série de facteurs qui incluent la qualité de l'air extérieur, la conception du système de ventilation/climatisation, le fonctionnement et l'entretien du système et les sources de pollution intérieure. De manière générale, le niveau de concentration de tout contaminant dans un espace intérieur sera déterminé par l'équilibre entre la génération du polluant et le taux de son élimination.

Quant à la génération de contaminants, les sources de pollution peuvent également être externes ou internes. Les sources externes comprennent la pollution atmosphérique due aux processus de combustion industrielle, au trafic automobile, aux centrales électriques, etc. la pollution émise à proximité des gaines d'aspiration d'air dans le bâtiment, comme celle des tours de réfrigération ou des bouches d'extraction d'autres bâtiments ; et les émanations de sols contaminés comme le gaz radon, les fuites de réservoirs d'essence ou de pesticides.

Parmi les sources de pollution interne, il convient de mentionner celles liées aux systèmes de ventilation et de climatisation eux-mêmes (principalement la contamination microbiologique de tout segment de ces systèmes), les matériaux utilisés pour construire et décorer le bâtiment, et les occupants des imeuble. Les sources spécifiques de pollution intérieure sont la fumée de tabac, les laboratoires, les photocopieurs, les laboratoires photographiques et les presses à imprimer, les gymnases, les salons de beauté, les cuisines et les cafétérias, les salles de bains, les parkings et les chaufferies. Toutes ces sources doivent avoir un système de ventilation générale et l'air extrait de ces zones ne doit pas être recyclé à travers le bâtiment. Lorsque la situation le justifie, ces locaux doivent également disposer d'un système de ventilation localisé fonctionnant par extraction.

L'évaluation de la qualité de l'air intérieur comprend, entre autres tâches, la mesure et l'évaluation des contaminants pouvant être présents dans le bâtiment. Plusieurs indicateurs permettent de connaître la qualité de l'air à l'intérieur d'un bâtiment. Ils comprennent les concentrations de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone, les composés organiques volatils totaux (TVOC), les particules totales en suspension (TSP) et le taux de ventilation. Divers critères ou valeurs cibles recommandées existent pour l'évaluation de certaines des substances présentes dans les espaces intérieurs. Celles-ci sont répertoriées dans différentes normes ou directives, telles que les directives pour la qualité de l'air intérieur promulguées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) ou les normes de l'American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE).

Cependant, pour bon nombre de ces substances, il n'existe pas de normes définies. Pour l'instant, le plan d'action recommandé est d'appliquer les valeurs et les normes pour les environnements industriels fournies par l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH 1992). Des facteurs de sécurité ou de correction sont alors appliqués de l'ordre de la moitié, du dixième ou du centième des valeurs spécifiées.

Les méthodes de contrôle de l'air intérieur peuvent être divisées en deux groupes principaux : le contrôle de la source de pollution, ou le contrôle de l'environnement avec des stratégies de ventilation et d'épuration de l'air.

Contrôle de la source de pollution

La source de pollution peut être contrôlée par divers moyens, dont les suivants :

  1. Élimination. L'élimination de la source de pollution est la méthode idéale pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur. Cette mesure est permanente et ne nécessite aucune opération de maintenance ultérieure. Elle est appliquée lorsque la source de pollution est connue, comme dans le cas de la fumée de tabac, et elle ne nécessite aucune substitution aux agents polluants.
  2. Substitution. Dans certains cas, la substitution du produit source de contamination est la mesure à utiliser. Changer le type de produits utilisés (pour le nettoyage, la décoration, etc.) par d'autres qui rendent le même service mais sont moins toxiques ou présentent moins de risques pour les personnes qui les utilisent est parfois possible.
  3. Isolement ou confinement spatial. Ces mesures visent à réduire l'exposition en limitant l'accès à la source. La méthode consiste à interposer des barrières (partielles ou totales) ou des confinements autour de la source de pollution pour minimiser les émissions dans l'air ambiant et limiter l'accès des personnes à la zone proche de la source de pollution. Ces espaces doivent être équipés de systèmes de ventilation supplémentaires qui peuvent extraire l'air et fournir un flux d'air dirigé là où c'est nécessaire. Des exemples de cette approche sont les fours fermés, les chaufferies et les salles de photocopie.
  4. Sceller la source. Cette méthode consiste à utiliser des matériaux qui émettent un minimum de pollution ou qui n'en émettent pas du tout. Ce système a été suggéré comme moyen d'inhiber la dispersion des fibres d'amiante en vrac provenant de l'ancien isolant, ainsi que d'inhiber l'émission de formaldéhyde des murs traités avec des résines. Dans les bâtiments contaminés au gaz radon, cette technique est utilisée pour sceller les parpaings et les crevasses des murs du sous-sol : on utilise des polymères qui empêchent l'immission de radon du sol. Les murs du sous-sol peuvent également être traités avec de la peinture époxy et un scellant polymère de polyéthylène ou de polyamide pour empêcher la contamination qui peut s'infiltrer à travers les murs ou à partir du sol.
  5. Ventilation par extraction localisée. Les systèmes de ventilation localisée sont basés sur le captage du polluant à la source ou au plus près de celle-ci. Le captage est réalisé par une cloche destinée à piéger le polluant dans un courant d'air. L'air circule ensuite par des conduits à l'aide d'un ventilateur pour être purifié. Si l'air extrait ne peut pas être purifié ou filtré, il doit être évacué vers l'extérieur et ne doit pas être recyclé dans le bâtiment.

 

Contrôle de l'environnement

Les environnements intérieurs des bâtiments non industriels présentent généralement de nombreuses sources de pollution et, de plus, ils ont tendance à être dispersés. Le système le plus couramment utilisé pour corriger ou prévenir les problèmes de pollution à l'intérieur est donc la ventilation, soit générale, soit par dilution. Cette méthode consiste à déplacer et diriger le flux d'air pour capter, contenir et transporter les polluants de leur source vers le système de ventilation. Par ailleurs, la ventilation générale permet également le contrôle des caractéristiques thermiques de l'ambiance intérieure par la climatisation et la recirculation d'air (voir « Objectifs et principes de la ventilation générale et par dilution », ailleurs dans ce chapitre).

Afin de diluer la pollution interne, l'augmentation du volume d'air extérieur n'est conseillée que lorsque le système est de taille appropriée et n'entraîne pas un manque de ventilation dans d'autres parties du système ou lorsque le volume ajouté n'empêche pas une bonne climatisation . Pour qu'un système de ventilation soit le plus efficace possible, des extracteurs localisés doivent être installés aux sources de pollution ; l'air mélangé à la pollution ne doit pas être recyclé ; les occupants doivent être placés à proximité des bouches de diffusion d'air et les sources de pollution à proximité des bouches d'extraction ; les polluants doivent être expulsés par le chemin le plus court possible; et les espaces qui ont des sources localisées de pollution doivent être maintenus à une pression négative par rapport à la pression atmosphérique extérieure.

La plupart des défauts de ventilation semblent être liés à une quantité insuffisante d'air extérieur. Cependant, une mauvaise distribution de l'air ventilé peut également entraîner des problèmes de mauvaise qualité de l'air. Dans les pièces avec de très hauts plafonds, par exemple, où l'air chaud (moins dense) est fourni par le haut, la température de l'air peut devenir stratifiée et la ventilation ne diluera alors pas la pollution présente dans la pièce. Le placement et l'emplacement des bouches de diffusion d'air et des bouches de reprise d'air par rapport aux occupants et aux sources de contamination est une considération qui nécessite une attention particulière lors de la conception du système de ventilation.

Techniques de purification de l'air

Les méthodes d'épuration de l'air doivent être conçues et sélectionnées avec précision pour des types de polluants spécifiques et très concrets. Une fois installé, un entretien régulier empêchera le système de devenir une nouvelle source de contamination. Voici les descriptions de six méthodes utilisées pour éliminer les polluants de l'air.

Filtration des particules

La filtration est une méthode utile pour éliminer les liquides ou les solides en suspension, mais il faut garder à l'esprit qu'elle n'élimine ni les gaz ni les vapeurs. Les filtres peuvent capturer les particules par obstruction, impact, interception, diffusion et attraction électrostatique. La filtration d'un système de climatisation intérieure est nécessaire pour de nombreuses raisons. L'une est d'empêcher l'accumulation de saleté qui peut entraîner une diminution de son efficacité de chauffage ou de refroidissement. Le système peut également être corrodé par certaines particules (acide sulfurique et chlorures). La filtration est également nécessaire pour éviter une perte d'équilibre dans le système de ventilation due à des dépôts sur les pales du ventilateur et de fausses informations transmises aux commandes en raison de capteurs obstrués.

Les systèmes de filtration d'air intérieur bénéficient de la mise en place d'au moins deux filtres en série. Le premier, un pré-filtre ou filtre primaire, ne retient que les particules les plus grosses. Ce filtre doit être changé souvent et allongera la durée de vie du filtre suivant. Le filtre secondaire est plus efficace que le premier et peut filtrer les spores fongiques, les fibres synthétiques et en général les poussières plus fines que celles collectées par le filtre primaire. Ces filtres doivent être suffisamment fins pour éliminer les irritants et les particules toxiques.

Un filtre est sélectionné en fonction de son efficacité, de sa capacité à accumuler les poussières, de sa perte de charge et du niveau de pureté de l'air requis. L'efficacité d'un filtre est mesurée selon les normes ASHRAE 52-76 et Eurovent 4/5 (ASHRAE 1992 ; CEN 1979). Leur capacité de rétention mesure la masse de poussières retenues multipliée par le volume d'air filtré et permet de caractériser les filtres ne retenant que les grosses particules (filtres à faible et moyenne efficacité). Pour mesurer sa capacité de rétention, une poussière d'aérosol synthétique de concentration et de granulométrie connues est forcée à travers un filtre. la part retenue dans le filtre est calculée par gravimétrie.

Le efficace d'un filtre s'exprime en multipliant le nombre de particules retenues par le volume d'air filtré. Cette valeur est celle utilisée pour caractériser les filtres qui retiennent également les particules les plus fines. Pour calculer l'efficacité d'un filtre, on y force un courant d'aérosol atmosphérique contenant un aérosol de particules de diamètre compris entre 0.5 et 1 μm. La quantité de particules capturées est mesurée avec un opacimètre, qui mesure l'opacité causée par le sédiment.

Le DOP est une valeur utilisée pour caractériser les filtres à particules à très haute efficacité (HEPA). Le DOP d'un filtre est calculé avec un aérosol fabriqué par vaporisation et condensation de dioctylphtalate, qui produit des particules de 0.3 μm de diamètre. Cette méthode est basée sur la propriété de diffusion de la lumière des gouttes de dioctylphtalate : si l'on soumet le filtre à ce test, l'intensité de la lumière diffusée est proportionnelle à la concentration surfacique de ce matériau et la pénétration du filtre peut être mesurée par l'intensité relative de la lumière diffusée avant et après filtrage de l'aérosol. Pour qu'un filtre obtienne la désignation HEPA, son efficacité doit être supérieure à 99.97 % sur la base de ce test.

Bien qu'il existe une relation directe entre eux, les résultats des trois méthodes ne sont pas directement comparables. L'efficacité de tous les filtres diminue à mesure qu'ils s'encrassent, et ils peuvent alors devenir une source d'odeurs et de contamination. La durée de vie utile d'un filtre à haute efficacité peut être considérablement prolongée en utilisant un ou plusieurs filtres d'un calibre inférieur devant le filtre à haute efficacité. Le tableau 1 présente les rendements initiaux, finaux et moyens des différents filtres selon les critères établis par l'ASHRAE 52-76 pour des particules de 0.3 μm de diamètre.

Tableau 1. Efficacité des filtres (selon la norme ASHRAE 52-76) pour les particules de 3 mm de diamètre

Description du filtre

ASHRAE 52-76

Efficacité (%)

 

Tache de poussière (%)

Arrestation (%)

Initiales

Final

Moyenne

Moyenne

25-30

92

1

25

15

Moyenne

40-45

96

5

55

34

Haute

60-65

97

19

70

50

Haute

80-85

98

50

86

68

Haute

90-95

99

75

99

87

95% HEPA

-

-

95

99.5

99.1

99.97% HEPA

-

-

99.97

99.7

99.97

 

Précipitation électrostatique

Cette méthode s'avère utile pour contrôler les matières particulaires. Un équipement de ce type fonctionne en ionisant les particules puis en les éliminant du courant d'air lorsqu'elles sont attirées et capturées par une électrode collectrice. L'ionisation se produit lorsque l'effluent contaminé traverse le champ électrique généré par une forte tension appliquée entre les électrodes de collecte et de décharge. La tension est obtenue par un générateur de courant continu. L'électrode de collecte a une grande surface et est généralement chargée positivement, tandis que l'électrode de décharge est constituée d'un câble chargé négativement.

Les facteurs les plus importants qui affectent l'ionisation des particules sont l'état de l'effluent, son rejet et les caractéristiques des particules (taille, concentration, résistance, etc.). L'efficacité du captage augmente avec l'humidité, la taille et la densité des particules, et diminue avec l'augmentation de la viscosité de l'effluent.

Le principal avantage de ces appareils est qu'ils sont très efficaces pour collecter les solides et les liquides, même lorsque la taille des particules est très fine. De plus, ces systèmes peuvent être utilisés pour des volumes importants et des températures élevées. La perte de pression est minime. Les inconvénients de ces systèmes sont leur coût initial élevé, leur encombrement important et les risques de sécurité qu'ils présentent compte tenu des tensions très élevées en jeu, notamment lorsqu'ils sont utilisés pour des applications industrielles.

Les précipitateurs électrostatiques sont utilisés dans une gamme complète, des environnements industriels pour réduire l'émission de particules aux environnements domestiques pour améliorer la qualité de l'air intérieur. Ces derniers sont des appareils plus petits qui fonctionnent à des tensions comprises entre 10,000 15,000 et XNUMX XNUMX volts. Ils ont généralement des systèmes avec des régulateurs de tension automatiques qui garantissent qu'une tension suffisante est toujours appliquée pour produire une ionisation sans provoquer de décharge entre les deux électrodes.

Génération d'ions négatifs

Cette méthode est utilisée pour éliminer les particules en suspension dans l'air et, de l'avis de certains auteurs, pour créer des environnements plus sains. L'efficacité de cette méthode comme moyen de réduire l'inconfort ou la maladie est encore à l'étude.

Adsorption de gaz

Cette méthode est utilisée pour éliminer les gaz et vapeurs polluants comme le formaldéhyde, le dioxyde de soufre, l'ozone, les oxydes d'azote et les vapeurs organiques. L'adsorption est un phénomène physique par lequel des molécules de gaz sont piégées par un solide adsorbant. L'adsorbant est constitué d'un solide poreux de très grande surface. Pour nettoyer ce type de polluant de l'air, on le fait passer à travers une cartouche remplie d'adsorbant. Le charbon actif est le plus largement utilisé ; il piège une large gamme de gaz inorganiques et de composés organiques. Les hydrocarbures aliphatiques, chlorés et aromatiques, les cétones, les alcools et les esters en sont quelques exemples.

Le gel de silice est également un adsorbant inorganique et est utilisé pour piéger des composés plus polaires tels que les amines et l'eau. Il existe également d'autres adsorbants organiques constitués de polymères poreux. Il est important de garder à l'esprit que tous les solides adsorbants ne piègent qu'une certaine quantité de polluant et qu'une fois saturés, ils doivent être régénérés ou remplacés. Une autre méthode de capture à travers des solides adsorbants consiste à utiliser un mélange d'alumine active et de charbon imprégné de réactifs spécifiques. Certains oxydes métalliques, par exemple, captent les vapeurs de mercure, le sulfure d'hydrogène et l'éthylène. Il faut garder à l'esprit que le dioxyde de carbone n'est pas retenu par adsorption.

Absorption de gaz

L'élimination des gaz et fumées par absorption implique un système qui fixe les molécules en les faisant passer dans une solution absorbante avec laquelle elles réagissent chimiquement. C'est une méthode très sélective et elle utilise des réactifs spécifiques au polluant à capter.

Le réactif est généralement dissous dans l'eau. Il doit également être remplacé ou régénéré avant d'être utilisé. Comme ce système est basé sur le transfert du polluant de la phase gazeuse vers la phase liquide, les propriétés physiques et chimiques du réactif sont très importantes. Sa solubilité et sa réactivité sont particulièrement importantes ; d'autres aspects qui jouent un rôle important dans ce transfert de la phase gazeuse à la phase liquide sont le pH, la température et la zone de contact entre le gaz et le liquide. Lorsque le polluant est très soluble, il suffit de le faire barboter dans la solution pour le fixer au réactif. Lorsque le polluant n'est pas aussi facilement soluble, le système qui doit être utilisé doit assurer une plus grande surface de contact entre le gaz et le liquide. Quelques exemples d'absorbants et de contaminants pour lesquels ils sont particulièrement adaptés sont donnés dans le tableau 2.

Tableau 2. Réactifs utilisés comme absorbants pour divers contaminants


Absorbant

Contaminant

Diéthylhydroxamine

Sulfure d'hydrogène

Permangénate de potassium

Gaz odorants

Acides chlorhydrique et sulfurique

Amines

Sulfure de sodium

Aldéhydes

Hydroxyde de sodium

Formaldéhyde


Ozonisation

Cette méthode d'amélioration de la qualité de l'air intérieur est basée sur l'utilisation du gaz ozone. L'ozone est généré à partir d'oxygène gazeux par rayonnement ultraviolet ou décharge électrique, et utilisé pour éliminer les contaminants dispersés dans l'air. Le grand pouvoir oxydant de ce gaz le rend apte à être utilisé comme agent antimicrobien, désodorisant et désinfectant et il peut aider à éliminer les gaz et vapeurs nocifs. Il est également utilisé pour purifier les espaces à fortes concentrations de monoxyde de carbone. Dans les environnements industriels, il est utilisé pour traiter l'air dans les cuisines, les cafétérias, les usines de transformation des aliments et du poisson, les usines chimiques, les usines de traitement des eaux usées résiduelles, les usines de caoutchouc, les usines de réfrigération, etc. Dans les espaces de bureaux, il est utilisé avec des installations de climatisation pour améliorer la qualité de l'air intérieur.

L'ozone est un gaz bleuâtre avec une odeur pénétrante caractéristique. A forte concentration, il est toxique et même mortel pour l'homme. L'ozone est formé par l'action d'un rayonnement ultraviolet ou d'une décharge électrique sur l'oxygène. La production intentionnelle, accidentelle et naturelle d'ozone doit être différenciée. L'ozone est un gaz extrêmement toxique et irritant à la fois à court terme et à long terme. En raison de la façon dont il réagit dans le corps, aucun niveau n'est connu pour lequel il n'y a pas d'effets biologiques. Ces données sont discutées plus en détail dans la section sur les produits chimiques de ce Encyclopédie.

Les procédés utilisant de l'ozone doivent être réalisés dans des espaces clos ou disposer d'un système d'extraction localisé pour capter tout dégagement de gaz à la source. Les bouteilles d'ozone doivent être stockées dans des zones réfrigérées, à l'écart de tout agent réducteur, matériau inflammable ou produit susceptible de catalyser sa dégradation. Il convient de garder à l'esprit que si les ozoniseurs fonctionnent à des pressions négatives et disposent de dispositifs d'arrêt automatique en cas de panne, la possibilité de fuites est minimisée.

Les équipements électriques des procédés utilisant l'ozone doivent être parfaitement isolés et leur maintenance doit être effectuée par du personnel expérimenté. Lors de l'utilisation d'ozoniseurs, les conduits et les équipements accessoires doivent être équipés de dispositifs qui arrêtent immédiatement les ozoniseurs lorsqu'une fuite est détectée ; en cas de perte d'efficacité des fonctions de ventilation, de déshumidification ou de réfrigération ; lorsqu'il se produit un excès de pression ou un vide (selon le système) ; ou lorsque la sortie du système est excessive ou insuffisante.

Lorsque des ozoniseurs sont installés, ils doivent être équipés de détecteurs spécifiques à l'ozone. L'odorat n'est pas fiable car il peut devenir saturé. Les fuites d'ozone peuvent être détectées avec des bandes réactives d'iodure de potassium qui virent au bleu, mais ce n'est pas une méthode spécifique car le test est positif pour la plupart des oxydants. Il est préférable de surveiller les fuites en continu à l'aide de cellules électrochimiques, de photométrie ultraviolette ou de chimiluminescence, le dispositif de détection choisi étant directement relié à un système d'alarme qui agit lorsque certaines concentrations sont atteintes.

 

Noir

Lorsqu'il s'agit de contrôler les polluants générés sur un chantier en ventilant tout le local on parle de ventilation générale. L'utilisation d'une ventilation générale implique d'accepter le fait que le polluant se répartira dans une certaine mesure sur tout l'espace du chantier, et pourra donc affecter les travailleurs éloignés de la source de contamination. La ventilation générale est donc une stratégie à l'opposé de extraction localisée. L'extraction localisée vise à éliminer le polluant en l'interceptant au plus près de la source (voir « Air intérieur : méthodes de contrôle et d'épuration », ailleurs dans ce chapitre).

L'un des objectifs fondamentaux de tout système de ventilation générale est le contrôle des odeurs corporelles. Ceci peut être réalisé en fournissant pas moins de 0.45 mètre cube par minute, m3/min, d'air neuf par occupant. Lorsque le tabagisme est fréquent ou que le travail est physiquement pénible, le taux de ventilation requis est plus élevé et peut dépasser 0.9 m3/min par personne.

Si les seuls problèmes environnementaux que le système de ventilation doit surmonter sont ceux que nous venons de décrire, il est bon de garder à l'esprit que chaque espace a un certain niveau de renouvellement d'air "naturel" au moyen de ce qu'on appelle "l'infiltration", qui se produit à travers les portes et les fenêtres, même lorsqu'elles sont fermées, et à travers d'autres sites de pénétration dans les murs. Les manuels de climatisation fournissent généralement de nombreuses informations à cet égard, mais on peut dire qu'au minimum le niveau de ventilation dû aux infiltrations se situe entre 0.25 et 0.5 renouvellement par heure. Un site industriel connaîtra couramment entre 0.5 et 3 renouvellements d'air par heure.

Lorsqu'elle est utilisée pour contrôler des polluants chimiques, la ventilation générale doit être limitée aux seules situations où les quantités de polluants générés ne sont pas très élevées, où leur toxicité est relativement modérée et où les travailleurs n'effectuent pas leurs tâches à proximité immédiate de la source de contamination. Si ces injonctions ne sont pas respectées, il sera difficile de faire accepter un contrôle adéquat de l'environnement de travail car il faut utiliser des taux de renouvellement si élevés que les vitesses élevées de l'air risquent de créer de l'inconfort, et parce que des taux de renouvellement élevés sont coûteux à maintenir. Il est donc inhabituel de recommander l'utilisation d'une ventilation générale pour le contrôle des substances chimiques, sauf dans le cas de solvants dont les concentrations admissibles sont supérieures à 100 parties par million.

Lorsque, en revanche, l'objectif de la ventilation générale est de maintenir les caractéristiques thermiques de l'environnement de travail en vue de limites légalement acceptables ou de recommandations techniques telles que les directives de l'Organisation internationale de normalisation (ISO), cette méthode présente moins de limites. La ventilation générale est donc plus souvent utilisée pour contrôler l'ambiance thermique que pour limiter la contamination chimique, mais son utilité en complément des techniques d'extraction localisée doit être clairement reconnue.

Alors que pendant de nombreuses années les phrases ventilation générale et ventilation par dilution étaient considérés comme synonymes, aujourd'hui ce n'est plus le cas en raison d'une nouvelle stratégie de ventilation générale : ventilation par déplacement. Même si la ventilation par dilution et la ventilation par déplacement correspondent à la définition de la ventilation générale que nous avons esquissée ci-dessus, elles diffèrent toutes deux largement dans la stratégie qu'elles emploient pour contrôler la contamination.

Ventilation par dilution a pour but de mélanger le plus complètement possible l'air introduit mécaniquement avec tout l'air déjà présent dans l'espace, de manière à ce que la concentration d'un polluant donné soit la plus uniforme possible dans l'ensemble (ou que la température soit la plus uniforme que possible, si le contrôle thermique est le but recherché). Pour réaliser ce mélange uniforme, de l'air est injecté depuis le plafond sous forme de courants à une vitesse relativement élevée, et ces courants génèrent une forte circulation d'air. Le résultat est un haut degré de mélange de l'air neuf avec l'air déjà présent à l'intérieur de l'espace.

Ventilation par déplacement, dans sa conceptualisation idéale, consiste à injecter de l'air dans un espace de manière à ce que de l'air nouveau déplace l'air qui s'y trouvait précédemment sans se mélanger avec lui. La ventilation par déplacement est réalisée en injectant de l'air neuf dans un espace à faible vitesse et à proximité du sol, et en extrayant de l'air près du plafond. L'utilisation de la ventilation par déplacement pour contrôler l'ambiance thermique présente l'avantage de bénéficier du mouvement naturel de l'air généré par les variations de densité elles-mêmes dues aux différences de température. Même si la ventilation par déplacement est déjà largement utilisée en situation industrielle, la littérature scientifique sur le sujet est encore assez limitée, et l'évaluation de son efficacité est donc encore difficile.

Ventilation par dilution

La conception d'un système de ventilation par dilution repose sur l'hypothèse que la concentration du polluant est la même dans tout l'espace considéré. C'est le modèle que les ingénieurs chimistes appellent souvent une cuve agitée.

Si vous supposez que l'air qui est injecté dans l'espace est exempt de polluant et qu'au moment initial la concentration dans l'espace est nulle, vous aurez besoin de connaître deux faits afin de calculer le taux de ventilation requis : la quantité du polluant généré dans l'espace et le niveau de concentration environnementale recherché (qui serait hypothétiquement le même partout).

Dans ces conditions, les calculs correspondants donnent l'équation suivante :

De

c (t) = la concentration du contaminant dans l'espace au moment t

a = la quantité de polluant généré (masse par unité de temps)

Q = le taux d'apport d'air neuf (volume par unité de temps)

V = le volume de l'espace en question.

L'équation ci-dessus montre que la concentration tendra vers un état stable à la valeur un/Q, et qu'il le fera d'autant plus vite que la valeur de Q/V, souvent appelé « le nombre de renouvellements par unité de temps ». Bien que parfois l'indice de la qualité de la ventilation soit considéré comme pratiquement équivalent à cette valeur, l'équation ci-dessus montre clairement que son influence se limite au contrôle de la vitesse de stabilisation des conditions environnementales, mais pas le niveau de concentration auquel un tel état d'équilibre se produira. Cela dépendra uniquement sur la quantité de polluant généré (a), et sur le taux de ventilation (Q).

Lorsque l'air d'un espace donné est contaminé mais qu'aucune nouvelle quantité de polluant n'est générée, la vitesse de diminution de la concentration sur une période de temps est donnée par l'expression suivante :

De Q et V ont la signification décrite ci-dessus, t1 et t2 sont respectivement les temps initial et final et c1 et c2 sont les concentrations initiale et finale.

Des expressions peuvent être trouvées pour les calculs dans les cas où la concentration initiale n'est pas nulle (Constance 1983 ; ACGIH 1992), où l'air injecté dans le local n'est pas totalement dépourvu de polluant (car pour réduire les coûts de chauffage dans la partie hivernale de l'air est recyclé, par exemple), ou lorsque les quantités de polluant généré varient en fonction du temps.

Si nous ne tenons pas compte de l'étape de transition et supposons que l'état d'équilibre a été atteint, l'équation indique que le taux de ventilation équivaut à a / clim, Où clim est la valeur de la concentration qui doit être maintenue dans l'espace donné. Cette valeur sera établie par la réglementation ou, à titre de norme annexe, par des recommandations techniques telles que les valeurs limites de seuil (TLV) de l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) qui recommande que le taux de ventilation soit calculé par la formule

De a et clim ont le sens déjà décrit et K est un facteur de sécurité. Une valeur de K entre 1 et 10 doit être choisi en fonction de l'efficacité du mélange d'air dans l'espace donné, de la toxicité du solvant (le plus petit clim c'est-à-dire que plus la valeur de K le sera), et de toute autre circonstance jugée pertinente par l'hygiéniste industriel. L'ACGIH, entre autres, cite la durée du procédé, le cycle des opérations et la localisation habituelle des travailleurs par rapport aux sources d'émission du polluant, le nombre de ces sources et leur localisation dans l'espace donné, la saisonnalité les changements dans la quantité de ventilation naturelle et la réduction anticipée de l'efficacité fonctionnelle de l'équipement de ventilation comme autres critères déterminants.

Dans tous les cas, l'utilisation de la formule ci-dessus nécessite une connaissance raisonnablement exacte des valeurs de a et K qui devraient être utilisés, et nous formulons donc quelques suggestions à cet égard.

La quantité de polluant généré peut assez fréquemment être estimée par la quantité de certains matériaux consommés dans le processus qui génère le polluant. Ainsi, dans le cas d'un solvant, la quantité utilisée sera une bonne indication de la quantité maximale que l'on peut trouver dans l'environnement.

Comme indiqué ci-dessus, la valeur de K doit être déterminé en fonction de l'efficacité du mélange d'air dans l'espace donné. Cette valeur sera donc plus petite en proportion directe de la qualité de l'estimation consistant à trouver la même concentration de polluant en tout point de l'espace donné. Ceci, à son tour, dépendra de la façon dont l'air est distribué dans l'espace ventilé.

Selon ces critères, les valeurs minimales de K doit être utilisé lorsque l'air est injecté dans l'espace de manière distribuée (en utilisant un plénum, ​​par exemple), et lorsque l'injection et l'extraction d'air sont aux extrémités opposées de l'espace donné. En revanche, des valeurs plus élevées pour K doit être utilisé lorsque l'air est fourni par intermittence et que l'air est extrait à des points proches de l'entrée d'air neuf (figure 1).

Figure 1. Schéma de circulation d'air dans une pièce avec deux ouvertures d'alimentation

IEN030F1

Il est à noter que lorsque de l'air est injecté dans un espace donné, surtout si cela se fait à grande vitesse, le courant d'air créé exercera une traction considérable sur l'air qui l'entoure. Cet air se mélange ensuite au flux et le ralentit, créant également des turbulences mesurables. En conséquence, ce processus entraîne un mélange intense de l'air déjà présent dans l'espace et de l'air neuf qui est injecté, générant des courants d'air internes. La prévision de ces courants, même de manière générale, nécessite une grande dose d'expérience (figure 2).

Figure 2. Facteurs K suggérés pour les emplacements d'admission et d'échappement

IEN030F2

Afin d'éviter les problèmes résultant de l'exposition des travailleurs à des courants d'air à des vitesses relativement élevées, l'air est couramment injecté au moyen de grilles de diffusion conçues de manière à faciliter le mélange rapide de l'air neuf avec l'air déjà présent dans l'espace. De cette façon, les zones où l'air se déplace à grande vitesse sont maintenues aussi petites que possible.

L'effet de courant qui vient d'être décrit ne se produit pas à proximité des points où l'air s'échappe ou est extrait par les portes, les fenêtres, les évents d'extraction ou d'autres ouvertures. L'air atteint les grilles d'extraction de toutes les directions, de sorte que même à une distance relativement courte de celles-ci, le mouvement de l'air n'est pas facilement perçu comme un courant d'air.

Dans tous les cas, en matière de distribution d'air, il est important de garder à l'esprit la commodité de placer les postes de travail, dans la mesure du possible, de manière à ce que l'air neuf parvienne aux travailleurs avant qu'il n'atteigne les sources de contamination.

Lorsque dans l'espace donné il y a d'importantes sources de chaleur, le mouvement de l'air sera largement conditionné par les courants de convection qui sont dus aux différences de densité entre l'air plus dense et froid et l'air plus léger et chaud. Dans des espaces de ce type, le concepteur de la distribution d'air ne doit pas manquer de garder à l'esprit l'existence de ces sources de chaleur, sinon le mouvement de l'air peut s'avérer très différent de celui prévu.

La présence de contamination chimique, en revanche, ne modifie pas de manière mesurable la densité de l'air. Alors qu'à l'état pur les polluants peuvent avoir une densité très différente de celle de l'air (généralement bien supérieure), compte tenu des concentrations réelles existantes sur le lieu de travail, le mélange air/polluant n'a pas une densité significativement différente de celle de densité de l'air pur.

De plus, il convient de souligner que l'une des erreurs les plus courantes commises dans l'application de ce type de ventilation est de n'alimenter l'espace qu'avec des extracteurs d'air, sans aucune prévoyance pour des apports d'air adéquats. Dans ces cas, l'efficacité des ventilateurs d'extraction est diminuée et, par conséquent, les taux réels d'extraction d'air sont bien inférieurs aux prévisions. Il en résulte des concentrations ambiantes du polluant plus importantes dans l'espace donné que celles initialement calculées.

Pour éviter ce problème, il convient de réfléchir à la manière dont l'air sera introduit dans l'espace. Le plan d'action recommandé est d'utiliser des ventilateurs d'immission ainsi que des ventilateurs d'extraction. Normalement, le taux d'extraction doit être supérieur au taux d'immission afin de permettre l'infiltration par les fenêtres et autres ouvertures. De plus, il est conseillé de maintenir l'espace en légère dépression pour éviter que la contamination générée ne dérive vers des zones non contaminées.

Ventilation par déplacement

Comme mentionné ci-dessus, avec la ventilation par déplacement, on cherche à minimiser le mélange d'air neuf et d'air précédemment trouvé dans l'espace donné, et on essaie d'ajuster le système au modèle dit piston. Ceci est généralement accompli en introduisant de l'air à des vitesses lentes et à de faibles altitudes dans l'espace donné et en l'extrayant près du plafond ; cela présente deux avantages par rapport à la ventilation par dilution.

En premier lieu, il permet des taux de renouvellement d'air plus faibles, car la pollution se concentre près du plafond de l'espace, là où il n'y a pas de travailleurs pour la respirer. Le moyen concentration dans l'espace donné sera alors supérieure à la clim valeur à laquelle nous nous sommes référés auparavant, mais cela n'implique pas un risque plus élevé pour les travailleurs car dans la zone occupée de l'espace donné, la concentration du polluant sera la même ou inférieure à un clim.

De plus, lorsque le but de la ventilation est le contrôle de l'ambiance thermique, la ventilation par déplacement permet d'introduire dans l'espace donné de l'air plus chaud que ne le demanderait un système de ventilation par dilution. En effet, l'air chaud extrait est à une température supérieure de plusieurs degrés à la température de la zone occupée du local.

Les principes fondamentaux de la ventilation par déplacement ont été développés par Sandberg qui, au début des années 1980, a développé une théorie générale pour l'analyse des situations où il y avait des concentrations non uniformes de polluants dans les espaces clos. Cela a permis de dépasser les limites théoriques de la ventilation par dilution (qui suppose une concentration uniforme dans l'espace donné) et a ouvert la voie à des applications pratiques (Sandberg 1981).

Même si la ventilation par déplacement est largement utilisée dans certains pays, notamment en Scandinavie, très peu d'études ont été publiées dans lesquelles l'efficacité de différentes méthodes est comparée dans des installations réelles. C'est sans doute à cause des difficultés pratiques d'installer deux systèmes de ventilation différents dans une usine réelle, et parce que l'analyse expérimentale de ces types de systèmes nécessite l'utilisation de traceurs. Le traçage se fait en ajoutant un gaz traceur au courant de ventilation d'air puis en mesurant les concentrations du gaz en différents points de l'espace et dans l'air extrait. Ce type d'examen permet de déduire la répartition de l'air dans l'espace et de comparer ensuite l'efficacité de différents systèmes de ventilation.

Les quelques études disponibles réalisées sur des installations réelles existantes ne sont pas concluantes, sauf sur le fait que les systèmes utilisant la ventilation par déplacement assurent un meilleur renouvellement d'air. Dans ces études, cependant, des réserves sont souvent exprimées sur les résultats dans la mesure où ils n'ont pas été confirmés par des mesures du niveau de contamination ambiant sur les chantiers.

 

Noir

L'une des principales fonctions d'un bâtiment dans lequel s'exercent des activités non industrielles (bureaux, écoles, logements, etc.) est d'offrir aux occupants un environnement de travail sain et confortable. La qualité de cet environnement dépend, dans une large mesure, de la conception, de l'entretien et du bon fonctionnement des systèmes de ventilation et de climatisation du bâtiment.

Ces systèmes doivent donc fournir des conditions thermiques acceptables (température et humidité) et une qualité d'air intérieur acceptable. En d'autres termes, ils doivent viser un mélange approprié d'air extérieur et d'air intérieur et doivent utiliser des systèmes de filtration et de nettoyage capables d'éliminer les polluants présents dans l'environnement intérieur.

L'idée que l'air extérieur propre est nécessaire au bien-être dans les espaces intérieurs est exprimée depuis le XVIIIe siècle. Benjamin Franklin a reconnu que l'air d'une pièce est plus sain s'il bénéficie d'une ventilation naturelle en ouvrant les fenêtres. L'idée que fournir de grandes quantités d'air extérieur pourrait aider à réduire le risque de contagion de maladies comme la tuberculose s'est imposée au XIXe siècle.

Des études menées au cours des années 1930 ont montré que, pour diluer les effluves biologiques humains à des concentrations qui ne causeraient pas de gêne due aux odeurs, le volume d'air extérieur neuf nécessaire pour une pièce est compris entre 17 et 30 mètres cubes par heure et par occupant.

Dans la norme n° 62 établie en 1973, l'American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) recommande un débit minimum de 34 mètres cubes d'air extérieur par heure et par occupant pour contrôler les odeurs. Un minimum absolu de 8.5 m3/h/occupant est recommandé pour empêcher le dioxyde de carbone de dépasser 2,500 XNUMX ppm, soit la moitié de la limite d'exposition fixée pour les environnements industriels.

Ce même organisme, dans la norme n° 90, fixée en 1975, en pleine crise énergétique, a adopté le minimum absolu précité en laissant temporairement de côté la nécessité de débits de ventilation plus importants pour diluer les polluants tels que la fumée de tabac, les effluves biologiques, etc. de suite.

Dans sa norme n° 62 (1981) l'ASHRAE a rectifié cette omission et a établi sa recommandation à 34 m3/h/occupant pour les zones où il est permis de fumer et 8.5 m3/h/occupant dans les zones où il est interdit de fumer.

La dernière norme publiée par l'ASHRAE, également n° 62 (1989), établissait un minimum de 25.5 m3/h/occupant pour les espaces intérieurs occupés indépendamment du fait qu'il soit permis ou non de fumer. Il recommande également d'augmenter cette valeur lorsque l'air introduit dans le bâtiment n'est pas suffisamment mélangé dans la zone respiratoire ou s'il existe des sources inhabituelles de pollution présentes dans le bâtiment.

En 1992, la Commission des Communautés européennes a publié son Lignes directrices pour les exigences de ventilation dans les bâtiments. Contrairement aux recommandations existantes en matière de normes de ventilation, ce guide ne précise pas les volumes de débit de ventilation à prévoir pour un espace donné ; au lieu de cela, il fournit des recommandations calculées en fonction de la qualité d'air intérieur souhaitée.

Les normes de ventilation existantes prescrivent des volumes fixes de flux de ventilation qui doivent être fournis par occupant. Les tendances mises en évidence dans les nouvelles directives montrent que les calculs de volume ne garantissent pas à eux seuls une bonne qualité de l'air intérieur pour chaque environnement. C'est le cas pour trois raisons fondamentales.

Premièrement, ils supposent que les occupants sont les seules sources de contamination. Des études récentes montrent que d'autres sources de pollution, en plus des occupants, doivent être prises en considération comme sources possibles de pollution. Les exemples incluent les meubles, les tissus d'ameublement et le système de ventilation lui-même. La deuxième raison est que ces normes recommandent la même quantité d'air extérieur quelle que soit la qualité de l'air acheminé dans le bâtiment. Et la troisième raison est qu'ils ne définissent pas clairement la qualité de l'air intérieur requise pour l'espace donné. Par conséquent, il est proposé que les futures normes de ventilation soient basées sur les trois prémisses suivantes : la sélection d'une catégorie définie de qualité de l'air pour l'espace à ventiler, la charge totale de polluants dans l'espace occupé et la qualité de l'air extérieur disponible .

La qualité perçue de l'air

La qualité de l'air intérieur peut être définie comme le degré auquel les demandes et les exigences de l'être humain sont satisfaites. Fondamentalement, les occupants d'un espace exigent deux choses de l'air qu'ils respirent : percevoir l'air qu'ils respirent comme frais et non infect, vicié ou irritant ; et de savoir que les effets néfastes sur la santé pouvant résulter de la respiration de cet air sont négligeables.

Il est courant de penser que le degré de qualité de l'air dans un espace dépend plus des composants de cet air que de l'impact de cet air sur les occupants. Il peut donc sembler aisé d'évaluer la qualité de l'air, en supposant qu'en connaissant sa composition on puisse s'assurer de sa qualité. Cette méthode d'évaluation de la qualité de l'air fonctionne bien en milieu industriel, où l'on retrouve des composés chimiques impliqués ou dérivés du processus de production et où existent des appareils de mesure et des critères de référence pour évaluer les concentrations. Cette méthode ne fonctionne cependant pas dans des environnements non industriels. Les milieux non industriels sont des lieux où se trouvent des milliers de substances chimiques, mais à des concentrations très faibles, parfois mille fois inférieures aux limites d'exposition recommandées ; l'évaluation de ces substances une par une entraînerait une fausse évaluation de la qualité de cet air, et l'air serait probablement jugé de bonne qualité. Mais il y a un aspect manquant qui reste à prendre en compte, et c'est le manque de connaissances qui existe sur l'effet combiné de ces milliers de substances sur les êtres humains, et c'est peut-être la raison pour laquelle cet air est perçu comme étant infect, vicié ou irritant.

La conclusion qui en est tirée est que les méthodes traditionnelles utilisées en hygiène industrielle ne sont pas bien adaptées pour définir le degré de qualité qui sera perçu par les êtres humains qui respirent l'air évalué. L'alternative à l'analyse chimique consiste à utiliser des personnes comme appareils de mesure pour quantifier la pollution de l'air, en employant des panels de juges pour effectuer les évaluations.

L'être humain perçoit la qualité de l'air par deux sens : le sens olfactif, situé dans la cavité nasale et sensible à des centaines de milliers de substances odorantes, et le sens chimique, situé dans les muqueuses du nez et des yeux, et sensible à une nombre similaire de substances irritantes présentes dans l'air. C'est la réponse combinée de ces deux sens qui détermine la façon dont l'air est perçu et qui permet au sujet de juger si sa qualité est acceptable.

L'ancienne unité

UN olf (du latin = olfactif) est le taux d'émission de polluants atmosphériques (bioeffluents) d'une personne standard. Une personne standard est un adulte moyen qui travaille dans un bureau ou dans un lieu de travail similaire non industriel, sédentaire et en confort thermique avec un équipement standard hygiénique à 0.7 bain/jour. La pollution par un être humain a été choisie pour définir le terme olf pour deux raisons : la première est que les effluves biologiques émises par une personne sont bien connues, et la seconde est qu'il y avait beaucoup de données sur l'insatisfaction causée par de tels effluves biologiques.

Toute autre source de contamination peut être exprimée en nombre de personnes standard (OLF) nécessaires pour causer le même degré d'insatisfaction que la source de contamination évaluée.

La figure 1 représente une courbe qui définit un olf. Cette courbe montre comment la contamination produite par une personne standard (1 olf) est perçue à différents taux de ventilation, et permet de calculer le taux d'insatisfaits, c'est-à-dire ceux qui percevront la qualité de l'air comme inacceptable juste après ils sont entrés dans la chambre. La courbe est basée sur différentes études européennes dans lesquelles 168 personnes ont jugé la qualité de l'air pollué par plus d'un millier de personnes, hommes et femmes, considérée comme standard. Des études similaires menées en Amérique du Nord et au Japon montrent un degré élevé de corrélation avec les données européennes.

Figure 1. Courbe de définition Olf

IEN040F1

L'unité décipol

La concentration de la pollution dans l'air dépend de la source de contamination et de sa dilution sous l'effet de la ventilation. La pollution de l'air perçue est définie comme la concentration d'effluves biologiques humains qui causerait le même inconfort ou la même insatisfaction que la concentration d'air pollué qui est évaluée. Un décipol (du latin la pollution) est la contamination causée par une personne standard (1 olf) lorsque le débit de ventilation est de 10 litres par seconde d'air non contaminé, de sorte que l'on peut écrire

1 décipol = 0.1 olf/(litre/seconde)

La figure 2, issue des mêmes données que la figure précédente, montre la relation entre la qualité perçue de l'air, exprimée en pourcentage d'insatisfaits et en décipols.

Figure 2. Relation entre la qualité perçue de l'air exprimée en pourcentage d'insatisfaits et en décipols

IEN040F2

Pour déterminer le taux de ventilation requis du point de vue du confort, sélectionner le degré de qualité de l'air souhaité dans l'espace donné est essentiel. Trois catégories ou niveaux de qualité sont proposés dans le tableau 1, et ils sont dérivés des figures 1 et 2. Chaque niveau correspond à un certain pourcentage de personnes insatisfaites. Le choix de l'un ou l'autre niveau dépendra avant tout de l'utilisation de l'espace et de considérations économiques.

Tableau 1. Niveaux de qualité de l'air intérieur

Qualité de l'air perçue

Catégories
(niveau de qualité)

Pourcentage d'insatisfaits
individus

Décipols

Taux de ventilation requis1
litres/seconde × olf

A

10

0.6

16

B

20

1.4

7

C

30

2.5

4

1 En supposant que l'air extérieur est propre et que l'efficacité du système de ventilation est égale à un.

Source : CCE 1992.

 

Comme indiqué ci-dessus, les données sont le résultat d'expériences menées avec des jurys, mais il est important de garder à l'esprit que certaines des substances présentes dans l'air qui peuvent être dangereuses (composés cancérigènes, micro-organismes et substances radioactives, par exemple) ne sont pas reconnus par les sens, et que les effets sensoriels d'autres contaminants n'ont aucune relation quantitative avec leur toxicité.

Sources de contamination

Comme nous l'avons indiqué précédemment, l'un des défauts des normes de ventilation actuelles est qu'elles ne prennent en compte que les occupants comme sources de contamination, alors qu'il est reconnu que les normes futures devraient prendre en compte toutes les sources possibles de pollution. Outre les occupants et leurs activités, y compris la possibilité qu'ils fument, il existe d'autres sources de pollution qui contribuent de manière significative à la pollution de l'air. Les exemples incluent les meubles, les tissus d'ameublement et les tapis, les matériaux de construction, les produits utilisés pour la décoration, les produits de nettoyage et le système de ventilation lui-même.

Ce qui détermine la charge de pollution de l'air dans un espace donné, c'est la combinaison de toutes ces sources de contamination. Cette charge peut être exprimée en contamination chimique ou en contamination sensorielle exprimée en olfs. Ce dernier intègre l'effet de plusieurs substances chimiques telles qu'elles sont perçues par l'être humain.

La charge chimique

La contamination qui émane d'un matériau donné peut être exprimée comme le taux d'émission de chaque substance chimique. La charge totale de pollution chimique est calculée en additionnant toutes les sources, et est exprimée en microgrammes par seconde (μg/s).

En réalité, il peut être difficile de calculer la charge de pollution car souvent peu de données sont disponibles sur les taux d'émission de nombreux matériaux couramment utilisés.

Charge sensorielle

La charge de pollution perçue par les sens est causée par les sources de contamination qui ont un impact sur la qualité perçue de l'air. La valeur donnée de cette charge sensorielle peut être calculée en additionnant tous les olfs des différentes sources de contamination qui existent dans un espace donné. Comme dans le cas précédent, il n'y a pas encore beaucoup d'informations disponibles sur les olfs par mètre carré (olfs/m2) de nombreux matériaux. Pour cette raison, il s'avère plus pratique d'estimer la charge sensorielle de l'ensemble du bâtiment, y compris les occupants, le mobilier et le système de ventilation.

Le tableau 2 montre la charge polluante en olfs par les occupants du bâtiment lors de l'exercice de différents types d'activités, en proportion de ceux qui fument et ne fument pas, et la production de divers composés comme le dioxyde de carbone (CO2), le monoxyde de carbone (CO) et la vapeur d'eau. Le tableau 3 montre quelques exemples de taux d'occupation typiques dans différents types d'espaces. Et enfin, tcapable 4 reflète les résultats de la charge sensorielle - mesurée en olfs par mètre carré - trouvée dans différents bâtiments.

Tableau 2. Contamination due aux occupants d'un bâtiment

 

Charge sensorielle olf/occupant

CO2  
(l/(h × occupant))

CO3   
(l/(h × occupant))

Vapeur d'eau4
(g/(h × occupant))

Sédentaire, 1-1.2 atteint1

0% fumeurs

2

19

 

50

20% fumeurs2

2

19

11x10-3

50

40% fumeurs2

3

19

21x10-3

50

100% fumeurs2

6

19

53x10-3

50

L'effort physique

Faible, 3 rencontré

4

50

 

200

Moyen, 6 rencontré

10

100

 

430

Élevé (athlétique),
10 avec

20

170

 

750

Enfants

Centre de soins des enfants
(3–6 ans),
2.7 avec

1.2

18

 

90

L'école
(14–16 ans),
1.2 avec

1.3

19

 

50

1 1 met est le taux métabolique d'une personne sédentaire au repos (1 met = 58 W/m2 de la surface de la peau).
2 Consommation moyenne de 1.2 cigarette/heure par fumeur. Taux d'émission moyen, 44 ml de CO par cigarette.
3 De la fumée de tabac.
4 Applicable aux personnes proches de la neutralité thermique.

Source : CCE 1992.

 

Tableau 3. Exemples de degré d'occupation de différents bâtiments

Développement

Occupants / m2

Bureaux

0.07

Salles de conférence

0.5

Théâtres, autres grands lieux de rassemblement

1.5

Écoles (salles de classe)

0.5

Centres de garde d'enfants

0.5

Logements

0.05

Source : CCE 1992.

 

Tableau 4. Contamination due au bâtiment

 

Charge sensorielle—olf/m2

 

Moyen

intervalle

Bureaux1

0.3

0.02-0.95

Écoles (salles de classe)2

0.3

0.12-0.54

Garderie3

0.4

0.20-0.74

Théâtres4

0.5

0.13-1.32

Bâtiments peu polluants5

 

0.05-0.1

1 Données obtenues dans 24 bureaux ventilés mécaniquement.
2 Données obtenues dans 6 écoles ventilées mécaniquement.
3 Données obtenues dans 9 CPE ventilées mécaniquement.
4 Données obtenues dans 5 salles ventilées mécaniquement.
5 Objectif qui devrait être atteint par de nouveaux bâtiments.

Source : CCE 1992.

 

Qualité de l'air extérieur

Une autre prémisse, qui complète les apports nécessaires à l'élaboration des normes de ventilation du futur, est la qualité de l'air extérieur disponible. Les valeurs d'exposition recommandées pour certaines substances, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des espaces, figurent dans la publication Directives sur la qualité de l'air pour l'Europe par l'OMS (1987).

Le tableau 5 montre les niveaux de qualité perçue de l'air extérieur, ainsi que les concentrations de plusieurs polluants chimiques typiques trouvés à l'extérieur.

Tableau 5. Niveaux de qualité de l'air extérieur

 

Perçu
qualité de l'air
1

Polluants environnementaux2

 

decipol

CO2 (Mg / m3)

COXNUMX (mg/m3)

NON2 (Mg / m3)

SO2 (Mg / m3)

Au bord de la mer, à la montagne

0

680

0-0.2

2

1

Ville, haute qualité

0.1

700

1-2

5-20

5-20

Ville, mauvaise qualité

> 0.5

700-800

4-6

50-80

50-100

1 Les valeurs de la qualité de l'air perçue sont des valeurs moyennes quotidiennes.
2 Les valeurs des polluants correspondent aux concentrations annuelles moyennes.

Source : CCE 1992.

 

Il convient de garder à l'esprit que dans de nombreux cas, la qualité de l'air extérieur peut être inférieure aux niveaux indiqués dans le tableau ou dans les directives de l'OMS. Dans de tels cas, l'air doit être nettoyé avant d'être transporté dans les espaces occupés.

Efficacité des systèmes de ventilation

Un autre facteur important qui affectera le calcul des exigences de ventilation pour un espace donné est l'efficacité de la ventilation (Ev), qui est défini comme le rapport entre la concentration de polluants dans l'air extrait (Ce) et la concentration dans la zone respiratoire (Cb).

Ev = Ce/Cb

L'efficacité de la ventilation dépend de la répartition de l'air et de la localisation des sources de pollution dans l'espace donné. Si l'air et les contaminants sont complètement mélangés, l'efficacité de la ventilation est égale à un ; si la qualité de l'air dans la zone de respiration est meilleure que celle de l'air extrait, alors l'efficacité est supérieure à un et la qualité d'air souhaitée peut être atteinte avec des taux de ventilation inférieurs. En revanche, des débits de ventilation plus importants seront nécessaires si l'efficacité de la ventilation est inférieure à un, ou pour le dire autrement, si la qualité de l'air dans la zone respiratoire est inférieure à la qualité de l'air extrait.

Pour calculer l'efficacité de la ventilation, il est utile de diviser les espaces en deux zones, l'une dans laquelle l'air est envoyé, l'autre comprenant le reste de la pièce. Pour les systèmes de ventilation qui fonctionnent selon le principe du mélange, la zone où l'air est fourni se trouve généralement au-dessus de la zone de respiration, et les meilleures conditions sont atteintes lorsque le mélange est si poussé que les deux zones ne font plus qu'une. Pour les systèmes de ventilation fonctionnant selon le principe du déplacement, l'air est fourni dans la zone occupée par les personnes et la zone d'extraction se trouve généralement au-dessus de la tête ; ici, les meilleures conditions sont atteintes lorsque le mélange entre les deux zones est minimal.

L'efficacité de la ventilation est donc fonction de l'emplacement et des caractéristiques des éléments qui fournissent et extraient l'air et de l'emplacement et des caractéristiques des sources de contamination. De plus, il est également fonction de la température et des volumes d'air fournis. Il est possible de calculer l'efficacité d'un système de ventilation par simulation numérique ou en prenant des mesures. Lorsque les données ne sont pas disponibles, les valeurs de la figure 3 peuvent être utilisées pour différents systèmes de ventilation. Ces valeurs de référence tiennent compte de l'impact de la répartition de l'air mais pas de la localisation des sources de pollution, en supposant plutôt qu'elles sont uniformément réparties dans l'espace ventilé.

Figure 3. Efficacité de la ventilation en zone respiratoire selon différents principes de ventilation

IEN040F3

Calcul des besoins en ventilation

La figure 4 montre les équations utilisées pour calculer les besoins en ventilation tant du point de vue du confort que de celui de la protection de la santé.

Figure 4. Équations pour le calcul des besoins en ventilation

IEN040F4

Exigences de ventilation pour le confort

Les premières étapes du calcul des exigences de confort consistent à décider du niveau de qualité de l'air intérieur que l'on souhaite obtenir pour l'espace ventilé (voir Tableau 1), et d'estimer la qualité de l'air extérieur disponible (voir Tableau 5).

L'étape suivante consiste à estimer la charge sensorielle, en utilisant les tableaux 8, 9 et 10 pour sélectionner les charges selon les occupants et leurs activités, le type de bâtiment, et le niveau d'occupation par mètre carré de surface. La valeur totale est obtenue en additionnant toutes les données.

Selon le principe de fonctionnement du système de ventilation et à l'aide de la figure 9, il est possible d'estimer l'efficacité de la ventilation. L'application de l'équation (1) de la figure 9 donnera une valeur pour la quantité de ventilation requise.

Exigences de ventilation pour la protection de la santé

Une procédure similaire à celle décrite ci-dessus, mais utilisant l'équation (2) de la figure 3, fournira une valeur pour le flux de ventilation nécessaire pour prévenir les problèmes de santé. Pour calculer cette valeur il faut identifier une substance ou un groupe de substances chimiques critiques que l'on se propose de contrôler et estimer leurs concentrations dans l'air ; il faut aussi prévoir différents critères d'évaluation, en tenant compte des effets du contaminant et de la sensibilité des occupants que l'on souhaite protéger, des enfants ou des personnes âgées par exemple.

Malheureusement, il est encore difficile d'estimer les besoins en ventilation pour la protection de la santé en raison du manque d'information sur certaines des variables qui entrent dans les calculs, comme les taux d'émission des contaminants (G), les critères d'évaluation des espaces intérieurs (Cv) et d'autres.

Des études menées sur le terrain montrent que les espaces où la ventilation est nécessaire pour atteindre des conditions de confort, les concentrations de substances chimiques sont faibles. Néanmoins, ces espaces peuvent contenir des sources de pollution dangereuses. La meilleure politique dans ces cas est d'éliminer, de substituer ou de contrôler les sources de pollution au lieu de diluer les contaminants par une ventilation générale.

 

Noir

Mercredi, Février 16 2011 01: 06

Systèmes de chauffage et de climatisation

En matière de chauffage, les besoins d'une personne donnée dépendront de nombreux facteurs. Ils peuvent être classés en deux groupes principaux, ceux liés à l'environnement et ceux liés aux facteurs humains. Parmi ceux liés à l'environnement, on peut citer la géographie (latitude et altitude), le climat, le type d'exposition de l'espace dans lequel se trouve la personne, ou les barrières qui protègent l'espace contre l'environnement extérieur, etc. Parmi les facteurs humains figurent la la consommation d'énergie du travailleur, le rythme de travail ou la quantité d'effort nécessaire pour le travail, les vêtements ou les vêtements utilisés contre le froid et les préférences ou les goûts personnels.

Le besoin de chauffage est saisonnier dans de nombreuses régions, mais cela ne signifie pas que le chauffage est superflu pendant la saison froide. Les conditions environnementales froides affectent la santé, l'efficacité mentale et physique, la précision et peuvent parfois augmenter le risque d'accidents. Le but d'un système de chauffage est de maintenir des conditions thermiques agréables qui préviendront ou minimiseront les effets néfastes sur la santé.

Les caractéristiques physiologiques du corps humain lui permettent de supporter de grandes variations de conditions thermiques. Les êtres humains maintiennent leur équilibre thermique à travers l'hypothalamus, au moyen de récepteurs thermiques dans la peau ; la température corporelle est maintenue entre 36 et 38°C comme le montre la figure 1.

Figure 1. Mécanismes de thermorégulation chez l'homme

IEN050F1

Les systèmes de chauffage doivent avoir des mécanismes de contrôle très précis, en particulier dans les cas où les travailleurs effectuent leurs tâches en position assise ou fixe qui ne stimule pas la circulation sanguine vers leurs extrémités. Lorsque le travail effectué permet une certaine mobilité, le contrôle du système peut être un peu moins précis. Enfin, lorsque le travail effectué se déroule dans des conditions anormalement défavorables, comme dans des chambres réfrigérées ou dans des conditions climatiques très froides, des mesures d'accompagnement peuvent être prises pour protéger des tissus particuliers, pour réguler le temps passé dans ces conditions ou pour fournir de la chaleur par des systèmes électriques incorporés dans les vêtements du travailleur.

Définition et description de l'environnement thermique

Une exigence qui peut être exigée de tout système de chauffage ou de climatisation fonctionnant correctement est qu'il doit permettre le contrôle des variables qui définissent l'environnement thermique, dans des limites spécifiées, pour chaque saison de l'année. Ces variables sont

    1. température de l'air
    2. température moyenne des surfaces intérieures qui définissent l'espace
    3. l'humidité de l'air
    4. vitesses et uniformité des vitesses d'écoulement de l'air dans l'espace

           

          Il a été démontré qu'il existe une relation très simple entre la température de l'air et des surfaces murales d'un espace donné, et les températures qui procurent la même sensation thermique perçue dans une pièce différente. Cette relation peut être exprimée comme

          De

          Tmanger = température de l'air équivalente pour une sensation thermique donnée

          Tdbt = température de l'air mesurée avec un thermomètre à bulbe sec

          Tast = température de surface moyenne mesurée des murs.

          Par exemple, si dans un espace donné l'air et les murs sont à 20°C, la température équivalente sera de 20°C, et la sensation de chaleur perçue sera la même que dans une pièce où la température moyenne des murs est de 15°C et la température de l'air est de 25°C, car cette pièce aurait la même température équivalente. Du point de vue de la température, la sensation perçue de confort thermique serait la même.

          Propriétés de l'air humide

          Lors de la mise en œuvre d'un plan de climatisation, trois éléments doivent être pris en considération : l'état thermodynamique de l'air dans l'espace donné, de l'air extérieur et de l'air qui sera fourni à la pièce. Le choix d'un système capable de transformer les propriétés thermodynamiques de l'air fourni à la pièce sera alors basé sur les charges thermiques existantes de chaque composant. Il faut donc connaître les propriétés thermodynamiques de l'air humide. Ils sont les suivants :

          Tdbt = la température de bulbe sec, mesurée avec un thermomètre isolé de la chaleur rayonnante

          Tdpt = la lecture de la température du point de rosée. C'est la température à laquelle l'air sec non saturé atteint le point de saturation

          W = une relation d'humidité qui va de zéro pour l'air sec à Ws pour l'air saturé. Elle s'exprime en kg de vapeur d'eau par kg d'air sec

          RH = humidité relative

          t* = température thermodynamique avec bulbe humide

          v = volume spécifique d'air et de vapeur d'eau (exprimé en unités de m3/kg). C'est l'inverse de la densité

          H = enthalpie, kcal/kg d'air sec et vapeur d'eau associée.

          Parmi les variables ci-dessus, seules trois sont directement mesurables. Il s'agit de la lecture de la température du bulbe sec, de la lecture de la température du point de rosée et de l'humidité relative. Il existe une quatrième variable mesurable expérimentalement, définie comme la température de bulbe humide. La température de bulbe humide est mesurée avec un thermomètre dont le bulbe a été humidifié et qui est déplacé, typiquement à l'aide d'une élingue, dans de l'air humide non saturé à une vitesse modérée. Cette variable diffère d'une quantité insignifiante de la température thermodynamique avec un bulbe sec (3 %), de sorte qu'elles peuvent toutes deux être utilisées pour des calculs sans trop se tromper.

          Schéma psychrométrique

          Les propriétés définies dans la section précédente sont fonctionnellement liées et peuvent être représentées sous forme graphique. Cette représentation graphique est appelée diagramme psychrométrique. Il s'agit d'un graphique simplifié dérivé des tables de l'American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE). L'enthalpie et le degré d'humidité sont indiqués sur les coordonnées du diagramme ; les lignes tracées montrent les températures sèches et humides, l'humidité relative et le volume spécifique. Avec le diagramme psychrométrique, connaître deux des variables précitées permet de déduire toutes les propriétés de l'air humide.

          Conditions de confort thermique

          Le confort thermique se définit comme un état d'esprit qui exprime la satisfaction vis-à-vis de l'environnement thermique. Elle est influencée par des facteurs physiques et physiologiques.

          Il est difficile de prescrire des conditions générales à respecter pour le confort thermique car les conditions diffèrent selon les situations de travail ; des conditions différentes pourraient même être exigées pour un même poste de travail lorsqu'il est occupé par des personnes différentes. Une norme technique relative aux conditions thermiques requises pour le confort ne peut s'appliquer à tous les pays en raison des conditions climatiques différentes et de leurs coutumes vestimentaires différentes.

          Des études ont été menées auprès de travailleurs effectuant des travaux manuels légers, établissant une série de critères de température, de vitesse et d'humidité qui sont présentés dans le tableau 1 (Bedford et Chrenko 1974).

          Tableau 1. Normes proposées pour les facteurs environnementaux

          Facteur environnemental

          Norme proposée

          Température de l'air

          21 ° C

          Température radiante moyenne

          21 °C

          Humidité relative

          30-70%

          Vitesse du flux d'air

          0.05–0.1 mètre/seconde

          Gradient de température (de la tête aux pieds)

          ≤ 2.5 ° C

           

          Les facteurs ci-dessus sont interdépendants, nécessitant une température de l'air plus basse dans les cas où il y a un rayonnement thermique élevé et nécessitant une température de l'air plus élevée lorsque la vitesse du flux d'air est également plus élevée.

          Généralement, les corrections à effectuer sont les suivantes :

          La température de l'air doit être augmentée:

          • si la vitesse du flux d'air est élevée
          • pour les situations de travail sédentaires
          • si les vêtements utilisés sont légers
          • lorsque les gens doivent être acclimatés à des températures intérieures élevées.

           

          La température de l'air doit être diminuée :

          • si le travail implique un travail manuel lourd
          • lorsque des vêtements chauds sont utilisés.

           

          Pour une bonne sensation de confort thermique, la situation la plus souhaitable est celle où la température de l'environnement est légèrement supérieure à la température de l'air et où le flux d'énergie thermique rayonnante est le même dans toutes les directions et n'est pas excessif au-dessus. L'augmentation de la température en fonction de la hauteur doit être minimisée, en gardant les pieds au chaud sans créer trop de charge thermique au-dessus de la tête. Un facteur important qui influe sur la sensation de confort thermique est la vitesse du flux d'air. Il existe des diagrammes qui donnent des vitesses d'air recommandées en fonction de l'activité pratiquée et du type de vêtement utilisé (figure 2).

          Figure 2. Zones de confort basées sur les lectures des températures globales et la vitesse des courants d'air

          IEN050F3

          Dans certains pays, il existe des normes pour les températures ambiantes minimales, mais les valeurs optimales n'ont pas encore été établies. En règle générale, la valeur maximale de la température de l'air est de 20 °C. Avec les récentes améliorations techniques, la complexité de la mesure du confort thermique s'est accrue. De nombreux indices sont apparus, dont l'indice de température effective (ET) et l'indice de température effective, corrigé (CET) ; l'indice de surcharge calorique; l'indice de stress thermique (HSI); la température du bulbe humide (WBGT); et l'indice de Fanger des valeurs médianes (IMV), entre autres. L'indice WBGT permet de déterminer les intervalles de repos nécessaires en fonction de l'intensité du travail effectué afin d'éviter le stress thermique dans les conditions de travail. Ceci est discuté plus en détail dans le chapitre Chaleur et froid.

          Zone de confort thermique dans un diagramme psychrométrique

          La plage sur le diagramme psychrométrique correspondant aux conditions dans lesquelles un adulte perçoit le confort thermique a été soigneusement étudiée et a été définie dans la norme ASHRAE en fonction de la température effective, définie comme la température mesurée avec un thermomètre à bulbe sec dans une pièce uniforme avec 50 pour cent d'humidité relative, où les gens auraient le même échange de chaleur par énergie rayonnante, convection et évaporation qu'ils le feraient avec le niveau d'humidité dans l'environnement local donné. L'échelle de température effective est définie par l'ASHRAE pour un niveau de vêtement de 0.6 clo — clo est une unité d'isolation ; 1 clo correspond à l'isolation apportée par un ensemble normal de vêtements - qui suppose un niveau d'isolation thermique de 0.155 K m2W-1, où K est l'échange de chaleur par conduction mesuré en Watts par mètre carré (W m-2) pour un mouvement d'air de 0.2 ms-1 (au repos), pour une exposition d'une heure à une activité sédentaire choisie de 1 met (unité de métabolisme = 50 Kcal/m2h). Cette zone de confort est illustrée à la figure 2 et peut être utilisée pour les environnements thermiques où la température mesurée par la chaleur rayonnante est approximativement la même que la température mesurée par un thermomètre à bulbe sec et où la vitesse du flux d'air est inférieure à 0.2 ms.-1 pour les personnes vêtues de vêtements légers et exerçant des activités sédentaires.

          Formule confort : La méthode Fanger

          La méthode développée par PO Fanger est basée sur une formule qui met en relation des variables de température ambiante, température radiante moyenne, vitesse relative du flux d'air, pression de vapeur d'eau dans l'air ambiant, niveau d'activité et résistance thermique des vêtements portés. Un exemple dérivé de la formule de confort est présenté dans le tableau 2, qui peut être utilisé dans des applications pratiques pour obtenir une température de confort en fonction du vêtement porté, du taux métabolique de l'activité exercée et de la vitesse du flux d'air.

          Tableau 2. Températures de confort thermique (°C), à 50% d'humidité relative (selon la formule de PO Fanger)

          Métabolisme (Watts)

          105

          Température de rayonnement

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Vêtements (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          30.7


          27.5


          24.3

           

          0.5

          30.5

          29.0

          27.0

           

          1.5

          30.6

          29.5

          28.3

          Vêtements (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          26.0


          23.0


          20.0

           

          0.5

          26.7

          24.3

          22.7

           

          1.5

          27.0

          25.7

          24.5

          Métabolisme (Watts)

          157

          Température de rayonnement

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Vêtements (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          21.0


          17.1


          14.0

           

          0.5

          23.0

          20.7

          18.3

           

          1.5

          23.5

          23.3

          22.0

          Vêtements (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          13.3


          10.0


          6.5

           

          0.5

          16.0

          14.0

          11.5

           

          1.5

          18.3

          17.0

          15.7

          Métabolisme (Watts)

          210

          Température de rayonnement

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Vêtements (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          11.0


          8.0


          4.0

           

          0.5

          15.0

          13.0

          7.4

           

          1.5

          18.3

          17.0

          16.0

          Vêtements (clo)
          0.5 Va /(m.sg-1)


          0.2


          -7.0


          /


          /

           

          0.5

          -1.5

          -3.0

          /

           

          1.5

          -5.0

          2.0

          1.0

           

          Systèmes de chauffage

          La conception de tout système de chauffage doit être directement liée aux travaux à effectuer et aux caractéristiques du bâtiment où il sera installé. Il est difficile de trouver, dans le cas des bâtiments industriels, des projets où les besoins de chauffage des ouvriers sont pris en compte, souvent parce que les process et les postes de travail restent à définir. Normalement, les systèmes sont conçus avec une plage très libre, en ne considérant que les charges thermiques qui existeront dans le bâtiment et la quantité de chaleur qui doit être fournie pour maintenir une température donnée dans le bâtiment, sans tenir compte de la distribution de chaleur, de la situation des postes de travail et d'autres facteurs similaires moins généraux. Cela entraîne des lacunes dans la conception de certains bâtiments qui se traduisent par des lacunes telles que des points froids, des courants d'air, un nombre insuffisant d'éléments chauffants et d'autres problèmes.

          Pour aboutir à un bon système de chauffage lors de la planification d'un bâtiment, voici quelques-unes des considérations à prendre en compte :

          • Considérez le placement approprié de l'isolant pour économiser de l'énergie et minimiser les gradients de température dans le bâtiment.
          • Réduire au maximum les infiltrations d'air froid dans le bâtiment afin de minimiser les variations de température dans les zones de travail.
          • Maîtriser la pollution de l'air par extraction localisée d'air et ventilation par déplacement ou diffusion.
          • Maîtriser les émissions de chaleur dues aux procédés mis en œuvre dans le bâtiment et leur répartition dans les zones occupées du bâtiment.

           

          Lorsque le chauffage est assuré par des brûleurs sans cheminées d'évacuation, une attention particulière doit être portée à l'inhalation des produits de combustion. Normalement, lorsque les matériaux combustibles chauffent du mazout, du gaz ou du coke, ils produisent du dioxyde de soufre, des oxydes d'azote, du monoxyde de carbone et d'autres produits de combustion. Il existe des limites d'exposition humaine pour ces composés et elles doivent être contrôlées, en particulier dans les espaces clos où la concentration de ces gaz peut augmenter rapidement et l'efficacité de la réaction de combustion peut diminuer.

          La planification d'un système de chauffage implique toujours d'équilibrer diverses considérations, telles qu'un faible coût initial, la flexibilité du service, l'efficacité énergétique et l'applicabilité. Par conséquent, l'utilisation de l'électricité pendant les heures creuses, alors qu'elle pourrait être moins chère, par exemple, pourrait rendre les radiateurs électriques plus rentables. L'utilisation de systèmes chimiques de stockage de chaleur pouvant ensuite être mobilisés lors des pics de consommation (à l'aide de sulfure de sodium par exemple) est une autre option. Il est également possible d'étudier le placement de plusieurs systèmes différents ensemble, en les faisant fonctionner de manière à optimiser les coûts.

          L'installation d'appareils de chauffage pouvant fonctionner au gaz ou au mazout est particulièrement intéressante. L'utilisation directe de l'électricité signifie consommer une énergie de premier ordre qui peut s'avérer coûteuse dans de nombreux cas, mais qui peut offrir la flexibilité nécessaire dans certaines circonstances. Les pompes à chaleur et autres systèmes de cogénération qui profitent de la chaleur résiduelle peuvent offrir des solutions qui peuvent être très avantageuses d'un point de vue financier. Le problème de ces systèmes est leur coût initial élevé.

          Aujourd'hui, la tendance des systèmes de chauffage et de climatisation est de viser un fonctionnement optimal et des économies d'énergie. Les nouveaux systèmes comprennent donc des capteurs et des commandes répartis dans les espaces à chauffer, obtenant un apport de chaleur uniquement pendant les temps nécessaires pour obtenir le confort thermique. Ces systèmes peuvent économiser jusqu'à 30% des coûts énergétiques de chauffage. La figure 3 montre quelques-uns des systèmes de chauffage disponibles, en indiquant leurs caractéristiques positives et leurs inconvénients.

          Figure 3. Caractéristiques des systèmes de chauffage les plus couramment utilisés sur les chantiers

          IEN050F7

          Systèmes de climatisation

          L'expérience montre que les environnements industriels proches de la zone de confort pendant les mois d'été augmentent la productivité, ont tendance à enregistrer moins d'accidents, ont un absentéisme plus faible et, en général, contribuent à l'amélioration des relations humaines. Dans le cas des commerces, des hôpitaux et des bâtiments de grandes surfaces, la climatisation a généralement besoin d'être dirigée pour pouvoir apporter un confort thermique lorsque les conditions extérieures l'exigent.

          Dans certains environnements industriels où les conditions extérieures sont très sévères, l'objectif des systèmes de chauffage est davantage de fournir suffisamment de chaleur pour prévenir d'éventuels effets néfastes sur la santé que de fournir suffisamment de chaleur pour un environnement thermique confortable. Les facteurs à surveiller attentivement sont l'entretien et la bonne utilisation des équipements de climatisation, en particulier lorsqu'ils sont équipés d'humidificateurs, car ils peuvent devenir des sources de contamination microbienne avec les risques que ces contaminants peuvent présenter pour la santé humaine.

          Aujourd'hui, les systèmes de ventilation et de climatisation tendent à couvrir, conjointement et souvent avec la même installation, les besoins de chauffage, de réfrigération et de climatisation de l'air d'un bâtiment. Plusieurs classifications peuvent être utilisées pour les systèmes de réfrigération.

          Selon la configuration du système, ils peuvent être classés de la manière suivante :

          • Unités hermétiquement fermées, avec fluide frigorigène installé en usine, pouvant être ouvertes et rechargées dans un atelier de réparation. Il s'agit d'unités de conditionnement d'air normalement utilisées dans les bureaux, les habitations et autres.
          • Unités semi-hermétiques de taille moyenne, fabriquées en usine, qui sont de plus grande taille que les unités domestiques et qui peuvent être réparées par des ouvertures conçues à cet effet.
          • Systèmes segmentés pour entrepôts et grandes surfaces, constitués de pièces et de composants clairement différenciés et physiquement séparés (le compresseur et le condenseur sont physiquement séparés de l'évaporateur et du détendeur). Ils sont utilisés pour les grands immeubles de bureaux, les hôtels, les hôpitaux, les grandes usines et les bâtiments industriels.

           

          Selon la couverture qu'ils offrent, ils peuvent être classés de la manière suivante :

          • Systèmes pour une seule zone : une unité de traitement d'air dessert plusieurs pièces d'un même bâtiment et en même temps. Les pièces desservies ont des besoins similaires en chauffage, réfrigération et ventilation et elles sont régulées par une commande commune (un thermostat ou un appareil similaire). Les systèmes de ce type peuvent finir par être incapables de fournir un niveau de confort adéquat à chaque pièce si le plan de conception n'a pas pris en compte les différentes charges thermiques entre les pièces d'une même zone. Cela peut se produire lorsqu'il y a une augmentation de l'occupation d'une pièce ou lorsque de l'éclairage ou d'autres sources de chaleur sont ajoutés, comme des ordinateurs ou des photocopieurs, qui n'étaient pas prévus lors de la conception originale du système. L'inconfort peut également survenir en raison des changements saisonniers de la quantité de rayonnement solaire reçue par une pièce, ou même en raison des changements d'une pièce à l'autre au cours de la journée.
          • Systèmes pour plusieurs zones : les systèmes de ce type peuvent fournir à différentes zones de l'air à différentes températures et humidités en chauffant, refroidissant, humidifiant ou déshumidifiant l'air dans chaque zone et en faisant varier le débit d'air. Ces systèmes, même s'ils disposent généralement d'une unité de refroidissement d'air commune et centralisée (compresseur, évaporateur, etc.), sont équipés de divers éléments, tels que des dispositifs de contrôle du débit d'air, des serpentins de chauffage et des humidificateurs. Ces systèmes sont capables d'ajuster les conditions d'une pièce en fonction de charges thermiques spécifiques, qu'ils détectent au moyen de capteurs répartis dans les pièces de la zone qu'ils desservent.
          • En fonction du débit d'air que ces systèmes pompent dans le bâtiment, ils sont classés de la manière suivante :
          • Volume constant (CV) : ces systèmes pompent un flux d'air constant dans chaque pièce. Les changements de température sont effectués en chauffant ou en refroidissant l'air. Ces systèmes mélangent fréquemment un pourcentage d'air extérieur avec de l'air intérieur recyclé.
          • Volume variable (VAV) : ces systèmes maintiennent le confort thermique en faisant varier la quantité d'air chauffé ou refroidi fourni à chaque espace. Même s'ils fonctionnent principalement selon ce principe de mélange, ils peuvent également être combinés avec des systèmes qui modifient la température de l'air qu'ils introduisent dans la pièce.

           

          Les problèmes qui affectent le plus souvent ces types de systèmes sont un chauffage ou un refroidissement excessif si le système n'est pas ajusté pour répondre aux variations des charges thermiques, ou un manque de ventilation si le système n'introduit pas une quantité minimale d'air extérieur pour renouveler la circulation. l'air intérieur. Cela crée des environnements intérieurs viciés dans lesquels la qualité de l'air se détériore.

          Les éléments de base de tous les systèmes de climatisation sont (voir également figure 4) :

          • Unités pour retenir les matières solides, généralement des filtres à manches ou des précipitateurs électrostatiques.
          • Unités de chauffage ou de refroidissement à air : la chaleur est échangée dans ces unités par échange thermique avec de l'eau froide ou des liquides réfrigérants, par ventilation forcée en été et par chauffage avec des serpentins électriques ou par combustion en hiver.
          • Unités de contrôle de l'humidité : en hiver, l'humidité peut être ajoutée par injection directe de vapeur d'eau ou par évaporation directe de l'eau ; en été, il peut être éliminé par des serpentins réfrigérés qui condensent l'excès d'humidité dans l'air, ou par un système d'eau réfrigérée dans lequel l'air humide circule à travers un rideau de gouttes d'eau plus froide que le point de rosée de l'air humide.

           

          Figure 4. Schéma simplifié du système de climatisation

          IEN050F8

           

          Noir

          Mercredi, Février 16 2011 01: 25

          Air intérieur : Ionisation

          L'ionisation est l'une des techniques utilisées pour éliminer les particules de l'air. Les ions agissent comme des noyaux de condensation pour les petites particules qui, en se collant, croissent et précipitent.

          La concentration en ions dans les espaces intérieurs clos est, en règle générale et s'il n'y a pas de sources supplémentaires d'ions, inférieure à celle des espaces ouverts. D'où la conviction que l'augmentation de la concentration d'ions négatifs dans l'air intérieur améliore la qualité de l'air.

          Certaines études basées sur des données épidémiologiques et sur des recherches expérimentales planifiées affirment que l'augmentation de la concentration d'ions négatifs dans les environnements de travail entraîne une amélioration de l'efficacité des travailleurs et améliore l'humeur des employés, tandis que les ions positifs ont un effet négatif. Cependant, des études parallèles montrent que les données existantes sur les effets de l'ionisation négative sur la productivité des travailleurs sont incohérentes et contradictoires. Il semble donc qu'il ne soit toujours pas possible d'affirmer sans équivoque que la génération d'ions négatifs est réellement bénéfique.

          Ionisation naturelle

          Les molécules de gaz individuelles dans l'atmosphère peuvent s'ioniser négativement en gagnant ou positivement en perdant un électron. Pour que cela se produise, une molécule donnée doit d'abord acquérir suffisamment d'énergie - généralement appelée énergie d'ionisation de cette molécule particulière. De nombreuses sources d'énergie, tant d'origine cosmique que terrestre, existent dans la nature et sont capables de produire ce phénomène : rayonnement de fond dans l'atmosphère ; les ondes solaires électromagnétiques (en particulier les ultraviolets), les rayons cosmiques, l'atomisation de liquides tels que les embruns causés par les chutes d'eau, le mouvement de grandes masses d'air à la surface de la terre, les phénomènes électriques tels que la foudre et les orages, le processus de combustion et les substances radioactives .

          Les configurations électriques des ions qui se forment de cette manière, bien qu'elles ne soient pas encore complètement connues, semblent inclure les ions de carbonatation et H+H3O+, L'+, N+, OH-H2O- et O2-. Ces molécules ionisées peuvent s'agréger par adsorption sur les particules en suspension (brouillard, silice et autres contaminants). Les ions sont classés selon leur taille et leur mobilité. Ce dernier est défini comme une vitesse dans un champ électrique exprimée comme une unité telle que des centimètres par seconde par une tension par centimètre (cm/s/V/cm), ou, plus compact,

          Les ions atmosphériques ont tendance à disparaître par recombinaison. Leur demi-vie dépend de leur taille et est inversement proportionnelle à leur mobilité. Les ions négatifs sont statistiquement plus petits et leur demi-vie est de plusieurs minutes, tandis que les ions positifs sont plus gros et leur demi-vie est d'environ une demi-heure. Le charge spatiale est le quotient de la concentration en ions positifs et de la concentration en ions négatifs. La valeur de cette relation est supérieure à un et dépend de facteurs tels que le climat, le lieu et la saison de l'année. Dans les espaces de vie, ce coefficient peut avoir des valeurs inférieures à un. Les caractéristiques sont données dans le tableau 1.

          Tableau 1. Caractéristiques des ions de mobilités et de diamètre donnés

          Mobilité (cm2/Contre)

          Diamètre (mm)

          Caractéristiques

          3.0-0.1

          0.001-0.003

          Petit, grande mobilité, courte durée de vie

          0.1-0.005

          0.003-0.03

          Intermédiaire, plus lent que les petits ions

          0.005-0.002

          > 0.03

          Ions lents, agrégats sur particules
          (ions de Langevin)

           

          Ionisation artificielle

          L'activité humaine modifie l'ionisation naturelle de l'air. L'ionisation artificielle peut être causée par des processus et des incendies industriels et nucléaires. Les particules en suspension dans l'air favorisent la formation d'ions Langevin (ions agrégés sur les particules). Les radiateurs électriques augmentent considérablement la concentration d'ions positifs. Les climatiseurs augmentent également la charge spatiale de l'air intérieur.

          Les lieux de travail disposent de machines qui produisent simultanément des ions positifs et négatifs, comme dans le cas des machines qui sont d'importantes sources locales d'énergie mécanique (presses, machines à filer et à tisser), d'énergie électrique (moteurs, imprimantes électroniques, copieurs, lignes et installations à haute tension ), l'énergie électromagnétique (écrans cathodiques, téléviseurs, écrans d'ordinateur) ou l'énergie radioactive (thérapie au cobalt 42). Ces types d'équipements créent des environnements avec des concentrations plus élevées d'ions positifs en raison de la demi-vie plus élevée de ces derniers par rapport aux ions négatifs.

          Concentrations environnementales d'ions

          Les concentrations d'ions varient selon les conditions environnementales et météorologiques. Dans les zones peu polluées, comme dans les forêts et les montagnes, ou à de grandes altitudes, la concentration de petits ions augmente ; dans les zones proches de sources radioactives, de chutes d'eau ou de rapides, les concentrations peuvent atteindre des milliers de petits ions par centimètre cube. A proximité de la mer et lorsque les niveaux d'humidité sont élevés, par contre, il y a un excès de gros ions. En général, la concentration moyenne d'ions négatifs et positifs dans l'air pur est respectivement de 500 et 600 ions par centimètre cube.

          Certains vents peuvent transporter de grandes concentrations d'ions positifs : le Föhn en Suisse, le Santa Ana aux États-Unis, le Sirocco en Afrique du Nord, le Chinook dans les Rocheuses et le Sharav au Moyen-Orient.

          Dans les lieux de travail où il n'y a pas de facteurs ionisants significatifs, il y a souvent une accumulation de gros ions. Cela est particulièrement vrai, par exemple, dans les endroits hermétiquement fermés et dans les mines. La concentration d'ions négatifs diminue considérablement dans les espaces intérieurs et dans les zones contaminées ou poussiéreuses. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la concentration d'ions négatifs diminue également dans les espaces intérieurs équipés de systèmes de climatisation. L'une des raisons est que les ions négatifs restent piégés dans les conduits d'air et les filtres à air ou sont attirés par les surfaces chargées positivement. Les écrans cathodiques et les écrans d'ordinateur, par exemple, sont chargés positivement, créant dans leur voisinage immédiat un microclimat déficient en ions négatifs. Les systèmes de filtration d'air conçus pour les "salles blanches" qui exigent que les niveaux de contamination par des particules soient maintenus à un minimum très bas semblent également éliminer les ions négatifs.

          D'autre part, un excès d'humidité condense les ions, tandis qu'un manque d'humidité crée des environnements secs avec de grandes quantités de charges électrostatiques. Ces charges électrostatiques s'accumulent dans les fibres plastiques et synthétiques, aussi bien dans la pièce que sur les personnes.

          Générateurs d'ions

          Les générateurs ionisent l'air en délivrant une grande quantité d'énergie. Cette énergie peut provenir d'une source de rayonnement alpha (telle que le tritium) ou d'une source d'électricité par l'application d'une haute tension à une électrode pointue. Les sources radioactives sont interdites dans la plupart des pays en raison des problèmes secondaires de radioactivité.

          Les générateurs électriques sont constitués d'une électrode pointue entourée d'une couronne ; l'électrode est alimentée par une tension négative de milliers de volts et la couronne est mise à la terre. Les ions négatifs sont expulsés tandis que les ions positifs sont attirés vers le générateur. La quantité d'ions négatifs générés augmente proportionnellement à la tension appliquée et au nombre d'électrodes qu'elle contient. Les générateurs qui ont un plus grand nombre d'électrodes et utilisent une tension plus faible sont plus sûrs, car lorsque la tension dépasse 8,000 10,000 à XNUMX XNUMX volts, le générateur produira non seulement des ions, mais aussi de l'ozone et certains oxydes d'azote. La dissémination des ions est réalisée par répulsion électrostatique.

          La migration des ions dépendra de l'alignement du champ magnétique généré entre le point d'émission et les objets qui l'entourent. La concentration d'ions entourant les générateurs n'est pas homogène et diminue fortement à mesure que l'on s'éloigne de ceux-ci. Les ventilateurs installés dans cet équipement augmenteront la zone de dispersion ionique. Il est important de se rappeler que les éléments actifs des générateurs doivent être nettoyés périodiquement pour assurer un bon fonctionnement.

          Les générateurs peuvent également être basés sur l'atomisation de l'eau, sur des effets thermoélectriques ou sur des rayons ultraviolets. Il existe de nombreux types et tailles de générateurs différents. Ils peuvent être installés sur les plafonds et les murs ou peuvent être placés n'importe où s'ils sont du type petit et portable.

          Mesurer les ions

          Les dispositifs de mesure d'ions sont fabriqués en plaçant deux plaques conductrices à 0.75 cm l'une de l'autre et en appliquant une tension variable. Les ions collectés sont mesurés par un picoampèremètre et l'intensité du courant est enregistrée. Des tensions variables permettent de mesurer des concentrations d'ions de mobilités différentes. La concentration d'ions (N) est calculé à partir de l'intensité du courant électrique généré selon la formule suivante :

          De I est le courant en ampères, V est la vitesse du flux d'air, q est la charge d'un ion univalent (1.6x10-19) à Coulombs et A est la surface effective des plaques collectrices. On suppose que tous les ions ont une seule charge et qu'ils sont tous retenus dans le collecteur. Il convient de garder à l'esprit que cette méthode a ses limites en raison du courant de fond et de l'influence d'autres facteurs tels que l'humidité et les champs d'électricité statique.

          Les effets des ions sur le corps

          Les petits ions négatifs sont ceux qui sont censés avoir le plus grand effet biologique en raison de leur plus grande mobilité. Des concentrations élevées d'ions négatifs peuvent tuer ou bloquer la croissance d'agents pathogènes microscopiques, mais aucun effet indésirable sur l'homme n'a été décrit.

          Certaines études suggèrent que l'exposition à de fortes concentrations d'ions négatifs produit des changements biochimiques et physiologiques chez certaines personnes qui ont un effet relaxant, réduisent la tension et les maux de tête, améliorent la vigilance et réduisent le temps de réaction. Ces effets pourraient être dus à la suppression de l'hormone neurale sérotonine (5-HT) et de l'histamine dans des environnements chargés d'ions négatifs ; ces facteurs pourraient affecter un segment hypersensible de la population. Cependant, d'autres études parviennent à des conclusions différentes sur les effets des ions négatifs sur le corps. Par conséquent, les avantages de l'ionisation négative sont encore sujets à débat et une étude plus approfondie est nécessaire avant que la question ne soit tranchée.

           

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