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Une qualité de l’air acceptable dans les immeubles de bureaux, c’est
possible grâce à la ventilation
Shaw, C. Y.
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https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=605c51db-1a7b-474a-ae35-554ccd0f88f6 https://publications-cnrc.canada.ca/fra/voir/objet/?id=605c51db-1a7b-474a-ae35-554ccd0f88f6p a r C.Y. S ha w
Une mauvaise qualité de l’air dans les immeubles de bureaux peut entraîner une
baisse de productivité, accroître l’absentéisme et, dans certains cas, occasionner
des problèmes de santé. Cet article contient des lignes directrices qui aideront les
gestionnaires immobiliers et les ingénieurs à assurer un meilleur contrôle de la
qualité de l’air intérieur au moyen des systèmes de ventilation des bâtiments.
S o l u t i o n c o n s t r u c t i v e n
o3
La p résen ce d e con tam in an ts d an s l’air ain si qu ’u n e m au vaise ven tilation son t p arm i les cau ses les p lu s fréqu en tes d e la m au vaise qu alité d e l’air in térieu r qu e l’on p eu t d irectem en t associer à la con cep tion et à l’exp loitation d es
bâtim en ts. Dan s les im m eu bles d e bu reau x, les p rin cip ales sou rces d e con tam in an ts atm osp h ériqu es sont les matériaux d e con stru ction , le m obilier, les activités d es occu p an ts et l’équ ip em en t d e bu reau . Dan s certain s cas, d es con tam in an ts d e l’extérieu r p eu -ven t égalem en t être in trod u its d an s u n bâtim en t p ar le tru ch em en t d u systèm e d e ven tilation . Pou r lim iter ces sou rces d e con tam in ation d e façon à la fois écon om iqu e et efficace, les con cep teu rs, les p rop riétaires et les gestion n aires im m obiliers ain si qu e les in gén ieu rs d u bâtim en t ad op ten t d e p lu s en p lu s d e m esu res p réven tives, com m e le recou rs à d es m atériau x d e con stru ction et d ’am eu ble-m en t ayan t u n e faible éble-m issivité, l’eble-m p laceble-m en t des prises d’air extérieur loin des sources connues d e con tam in ation d e l’air extérieu r, et l’u tilisa-tion d e systèm es extracteu rs p ou r élim in er les
sou rces locales d e con tam in an ts. En fin , d e n om -breu x con tam in an ts, d on t ceu x p rod u its p ar les activités d es occu p an ts, p eu ven t être élim in és p ar u n e ven tilation ad équ ate d u bâtim en t.
N ive a u a c c e pt a ble de qua lit é
de l’a ir int é rie ur
La n orm e 62-89 d e l’Am erican Society of Heatin g, Refrigeratin g an d Air-Con d ition in g En gin eers (ASHRAE) d éfin it le n iveau accep -table d e qu alité d e l’air in térieu r com m e le n iveau corresp on d an t à « l’air qu i n e con tien t pas de contaminants connus à des concentrations d an gereu ses, telles qu e d éterm in ées p ar les au torités en la m atière, qu i son t su scep tibles d ’in d isp oser la gran d e m ajorité (80 % et p lu s) d es p erson n es qu i y son t exp osées ». Pou r obten ir u n e qu alité accep table d e l’air in térieu r, cette n orm e recom m an d e d eu x m éth od es : la m éth od e d u d ébit d e ven tilation , où l’on sp écifie la qualité et la quantité d’air de ventilation requis p ou r u n esp ace d on n é, et la m éth od e d e la qu alité d e l’air in térieu r, qu i p rescrit le con trôle de tous les contaminants connus et leur maintien à d es tau x accep tables p ou r u n esp ace d on n é. De ces d eu x m éth od es, la m éth od e d u d ébit d e ven tilation est la p lu s fréqu em m en t u tilisée.
La m éth od e d u d ébit d e ven tilation p rescrit les d ébits d e ven tilation requ is p ou r d es esp aces variés ain si qu e le n iveau accep table d e qu alité d e l’air extérieu r u tilisé p ou r la ven tilation . Elle sp écifie égalem en t qu e les systèm es d e ven tila-tion d oiven t être con çu s et in stallés d e m an ière à assu rer u n ap p ort d ’air d e ven tilation d an s tou tes les aires occu p ées et à n e p as créer d e con d ition s p ou van t aller à l’en con tre d e la n orm e 55-1992 d e l’ASHRAE, T h erm al
En viron m en tal Con d ition s for Hu m an
Une qualité de l’air acceptable
dans les immeubles de bureaux,
c’est possible grâce à la ventilation
Figure 1.Immeuble de bureaux de grande hauteur
2
Occu p an cy. Pou r
la p lu p art d es im m eu bles d e bu reau x en Amérique du Nord, il est possible d e resp ecter ces exi-gen ces en assu ran t u n d ébit d ’air d e ven tilation d e 10 L/ s/ p erson n e à l’in térieu r d u bâti-m en t au bâti-m oyen d e p rises d ’air extérieu r situ ées loin d es sou rces con n u es d e con ta-m in ation , telles qu ’u n terrain d e station n em en t. On p eu t vérifier si la d istribu tion d ’air d e ven tilation est ad équ ate d an s ch acu n e d es aires occu p ées en m esu ran t la con cen tration d e CO2, qu i d evrait être égale ou in férieu re, d an s
ch aqu e p oste d e travail, à 1000 p p m .
St ra t é gie s de ve nt ila t ion
Les ingénieurs en bâtiment ont habituellement recou rs au x systèm es d e ven tilation p ou r m ain ten ir u n e qu alité accep table d e l’air in térieu r d an s les bâtim en ts occu p és. La ven tilation est p articu lièrem en t efficace d an s les d eu x situ ation s su ivan tes :
• p ou r rétablir le n iveau d e qu alité d e l’air rech erch é ap rès u n arrêt p rogram m é d u systèm e d e ch au ffage, d e ven tilation et d e con d ition n em en t d ’air (CVCA) ;
• p ou r accélérer l’élim in ation d es con tam in an ts d an s les aires où d es travau x d e rén ovation on t eu cou rs.
Pou r qu e la stratégie d e ven tilation u tilisée d an s ces d eu x situ ation s soit efficace tou t en d em eu ran t écon om iqu e, il n e su ffit p as d ’ac-croître le d ébit d e ven tilation . L’in gén ieu r d u bâtim en t d oit égalem en t d éterm in er qu an d , d an s quelle mesure et pendant combien de temps l’on doit augmenter le débit de ventilation des locaux.
On u tilise gén éralem en t d eu x stratégies d e ven tilation p ou r m ain ten ir u n n iveau accep table d e qu alité d e l’air d an s les bu reau x : le m od e d e ven tilation n orm ale et le m od e d e ven tilation accru e. Le m od e d e ven tilation n orm ale est celui dont on se sert dans le cadre de l’utilisation qu otid ien n e d u bâtim en t. Le m od e d e ven tila-tion accrue est celui dont on se sert pour contrôler les ém an ation s qu i se p rod u isen t ju ste ap rès l’in stallation d e n ou veau x m atériau x qu i libèren t d es gaz ch im iqu es.
Mode de ventilation normale
Dan s la p lu p art d es im m eu bles d e bu reau x, le systèm e d e ven tilation est m is à l’arrêt d u ran t
les h eu res d ’in occu p ation d es locau x p ou r réd u ire la con som m ation d ’én ergie. La p ériod e d ’in occu p ation d es locau x d u ran t u n jou r d e sem ain e, c.-à-d . p en d an t la n u it, est d ’en viron 12 h eu res ; elle est d ’en viron 60 h eu res p en d an t u n e fin d e sem ain e régu lière et d ’en viron 84 h eu res p en d an t u n e lon gu e fin d e sem ain e.
La stratégie u tilisée p ou r rép on d re au x besoin s d e ven tilation d an s ces con d ition s n orm ales d ’exp loitation com p orte d eu x p h ases : u n e p h ase d e p u rge, qu i su rvien t ju ste avan t qu e les em p loyés n ’arriven t au travail, et u n e p h ase d ’occu p ation , qu i est u tilisée p en d an t les h eu res d e travail.
La p ha se d e p urge
Règle gén érale, le systèm e CVCA p erm et, lorsqu’il est en marche, de maintenir à un niveau accep table la con cen tration d es con tam in an ts en gen d rés p ar les m atériau x d e con stru ction , le m obilier et l’équ ip em en t. Mais lorsqu e le systèm e d e ven tilation est arrêté, p ar exem p le d u ran t la n u it, la con cen tration d es ém ission s au gm en te grad u ellem en t d an s l’im m eu ble. La p h ase d e p u rge est u tilisée p ou r rétablir u n e qu alité d e l’air in térieu r accep table avan t qu e les em p loyés n ’arriven t à leu r bu reau le m atin . Le d ébit d e ven tilation u tilisé d u ran t cette p h ase d oit être su p érieu r à celu i qu i est u tilisé d u ran t la p h ase d ’occu p ation .
La qu alité d e l’air extérieu r requ is p ou r la p h ase d e p u rge variera d ’u n bâtim en t à u n au tre et ce n iveau d oit d on c être d éterm in é exp éri-m en taleéri-m en t. En se basan t su r l’exp érien ce acqu ise d an s la gestion d ’éd ifices p u blics, on a d éterm in é qu e d eu x ren ou vellem en ts d ’air com p lets con stitu aien t u n e valeu r d e d ép art ap p rop riée. Cette valeu r d oit tou tefois être aju stée en fon ction d es con cen tration s m esu rées d e CO2(c.-à-d . = 1000 p p m ) ou d ’au tres con
ta-m in an ts ita-m p ortan ts, cota-m ta-m e les cota-m p osés organ iqu es volatils, et en ten an t com p te d es réaction s d es occu p an ts.
Com m e l’accu m u lation d e con tam in an ts sera p lu s gran d e lorsqu e le systèm e d e ven tilation est arrêté d u ran t tou te u n e fin d e sem ain e, et p lu s gran d e en core d u ran t u n e lon gu e fin d e sem ain e, u n n om bre p lu s élevé d e ren ou velle-m en ts d ’air s’ivelle-m p ose p ou r réd u ire la con cen tra-tion d es con tam in an ts à u n n iveau équ ivalen t à celu i qu e l’on obtien t ap rès u n arrêt d u systèm e d u ran t u n jou r d e sem ain e. Par con séqu en t, on recom m an d e qu atre ren ou vellem en ts d ’air com m e valeu r d e d ép art p ou r rétablir u n n iveau accep table d e qu alité d e l’air in térieu r au retou r d ’u n e fin d e sem ain e, et cin q au retou r d ’u n e lon gu e fin d e sem ain e.
Le n om bre d e ren ou vellem en ts d ’air requ is p ou r u n e p h ase d e p u rge est gén éralem en t exp rim é en term es d e d u rée d e fon ction n em en t du système CVCA. Au printemps et à l’automne, lorsqu ’il est p ossible d ’u tiliser gratu item en t d e l’air frais d e l’extérieu r p ou r ven tiler les
Figure 2.Une qualité de l’air acceptable
repose non seulement sur la quantité d’air de ventilation, mais aussi sur sa distribution aux postes de travail individuels.
Pou r qu e ce typ e d e régu lateu r fon ction n e correctem en t, on d oit resp ecter les d eu x exigen ces su ivan tes :
• la con cen tration d e CO2d oit être
relative-m en t u n iforrelative-m e à travers l’irelative-m relative-m eu ble, et • le régu lateu r d oit être situ é à u n p oin t où la
con cen tration d e CO2est rep résen tative d es
con cen tration s trou vées à la gran d eu r d e l’im m eu ble.
La figu re 3 in d iqu e les p rofils d es con cen -tration s qu otid ien n es d e CO2su r d ifféren ts
étages d ’u n im m eu ble d e bu reau x d e 22 étages, d an s lequ el u n ap p ort con stan t en air extérieu r est fou rn i p ar le systèm e CVCA. Le grap h iqu e reflète u n e accu m u lation rap id e d e CO2vers
7 h 30 du matin, une concentration passablement élevée d u ran t la jou rn ée, et u n e baisse con stan te à p artir d e 16 h . Ce grap h iqu e in d iqu e qu e le CO2gén éré p ar les occu p an ts se m élan ge à l’air
in térieu r très rap id em en t et qu ’il est d istribu é d an s tou t le bâtim en t. Il est d on c p ossible d ’u tiliser les con cen tration s d e CO2p ou r
d éterm in er le m od e d e con trôle d u systèm e d e ven tilation . Ce m od èle p eu t être ap p liqu é à la plupart des immeubles de bureaux qui possèdent u n systèm e CVCA bien con çu et fou rn issan t u n apport en air à volume constant. Par conséquent, ces systèm es se p rêten t bien à l’u tilisation d e régu lateu rs d ’air ap p elé basé su r la con cen tra-tion d e CO2.
Mode de ventilation accrue
Le m od e d e ven tilation accru e d evrait être u ti-lisé u n iqu em en t d an s les aires d ’u n bâtim en t où l’on p rocèd e à d es travau x d e rén ovation . Ce m od e d e ven tilation a essen tiellem en t d eu x ap p lication s : le con trôle d es ém an ation s et le con trôle d e la m igration d es con tam in an ts.
Contrôle d e s é m a na tions
Certain s m atériau x n ou vellem en t in stallés libèren t d es con tam in an ts gazeu x à u n tau x qu i, s’il est élevé au d ébu t, d écroît grad u ellem en t p ar la su ite. Ces ém ission s atteign en t u n tau x régu lier au bou t d ’u n e p ériod e qu i p eu t varier d e qu elqu es jou rs à qu elqu es sem ain es su ivan t l’in stallation et le typ e d e m atériau x u tilisés. Du ran t cette p ériod e, il est n écessaire d ’assu rer u n e ven tilation ad d ition n elle p ou r d ilu er et élim in er la gran d e qu an tité d e con tam in an ts libérés d an s l’air.
La figu re 4 in d iqu e le p rofil d es con cen tra-tion s d e CO2(d on t on a sou strait les con cen
-tration s d e base) m esu rées d an s u n bu reau ap rès l’in stallation d ’u n e n ou velle m oqu ette.
On con seille d on c, d u ran t d es travau x d e rén ovation , d ’accroître le d ébit d e ven tilation au m axim u m d e la cap acité d u systèm e CVCA afin d e d ilu er les con tam in an ts p résen ts d an s l’im m eu ble. On con seille égalem en t d e su s-p en d re tem s-p orairem en t la s-p ratiqu e d ’arrêter le systèm e d e ven tilation d u ran t la n u it et les fin s d e sem ain e.
locau x, le n om bre d e ren ou vellem en ts d ’air requ is p eu t être attein t rap id em en t en au gm en -tan t sim p lem en t le d ébit d e ven tilation . Par exem p le, si trois ren ou vellem en ts d ’air son t n écessaires, l’op érateu r p eu t régler le systèm e d e ven tilation d e m an ière qu ’il effectu e trois ren ou vellem en ts d ’air à l’h eu re p en d an t u n e h eu re, au lieu d ’u n seu l ren ou vellem en t d ’air à l’h eu re p en d an t trois h eu res. On p eu t d on c, à partir des débits de ventilation recherchés (c.-à-d. du nombre de renouvellements d’air par heure), déterminer à quelle heure l’on doit démarrer le système CVCA avant le retour des employés.
Du ran t la saison d e ch au ffage et p en d an t l’été, la qu an tité d ’air extérieu r qu i d oit être in trod u ite d an s le bâtim en t d u ran t la p h ase d e p u rge d ép en d ra d e la cap acité d e ch au ffage, ou d e refroid issem en t, d u systèm e CVCA.
La p ha se d ’occup a tion
Durant les heures normales d’occupation, le débit d e ven tilation d oit être su ffisan t p ou r m ain ten ir u n ap p ort m in im al en air extérieu r équ ivalan t à 10 L/ s/ p erson n e. Com m e les occu p an ts p rod u isen t d u CO2, les con cen tration s d e CO2 p résen tes d an s u n im m eu ble seron t gén érale-m en t p rop ortion n elles au n oérale-m bre d ’occu p an ts. Afin qu e l’im m eu ble reçoive la qu an tité d ’air d e ven tilation requ ise, on p eu t recou rir à u n régu lateu r d ’air ap p elé basé su r la con cen tration d e CO2d an s l’im m eu ble, c.-à-d . u n d isp ositif qu i p erm et d ’aju ster au tom atiqu em en t l’ap p ort total en air extérieu r en fon ction d u n om bre d ’occu p an ts d u bâtim en t.
3
Figure 3.Profils types des concentrations de CO2dans les aires occupées de six étages d’un immeuble de 22 étages
300 400 500 600 700 800 900 1000 0 4 8 12 16 20 24 2F 5F 8F 11F 18F 20F Time of Day, [h] CO 2 Concentration, [ppm] Concentr ation de CO 2 , ppm Heures du jour, h 2É 5É 8É 11É 18É 20É
Contrôle d e la m igra tion d e s conta m ina nts La p lu p art d es ém an ation s p eu ven t être élim in ées effi-cacem en t à leu r p oin t d ’origin e (p . ex. d an s le local rén ové) en activan t le systèm e CVCA en m od e d e ven tilation accru e, m ais certain s d e ces p rod u its p eu -ven t p arfois m igrer vers d ’au tres p arties d u bâtim en t. Dan s les bâtim en ts n ou vellem en t con stru its, la m igration d e ces con tam in an ts n ’est p as tou -jou rs d écelable, p u isqu e d e telles ém an ation s se p rod u isen t à la gran d eu r d u bâtim en t.
Dan s les bâtim en ts existan ts, la libération in itiale d es gaz est gén éralem en t localisée. Les ém an ation s son t n orm alem en t gén érées p en d an t qu e l’on en lève la vieille m oqu ette, qu e l’on p ose la n ou velle m oqu ette, qu e l’on m et en p lace le n ou veau m obilier ou qu e l’on p ein t les m u rs. Mêm e u n e in fim e qu an tité d e con tam in an ts m igran t d an s le bâtim en t p eu t in d isp oser les occu p an ts. Par con séqu en t, d es p récau tion s d oiven t être p rises p ou r em p êch er la m igration d e ces con tam in an ts vers les aires occu p ées d u bâtim en t.
Pou r m ieu x com p ren d re le p rocessu s d e m igration d es ém ission s à travers u n bâtim en t, on u tilise d es p rogram m es in form atiqu es p er-m ettan t d e p réd ire la façon d on t les con taer-m i-n ai-n ts se p rop agei-n t d ’u i-n e sou rce au x aires avoisin an tes sou s d iverses con d ition s d e tem p ératu re. Ces p rogram m es p erm etten t égalem en t d ’évalu er l’efficacité d e d ifféren tes stratégies d e ven tilation u tilisées p ou r élim in er ces con tam in an ts — p ar exem p le, ou vrir les fen êtres ou forcer l’air à travers u n con d u it vertical. Les résu ltats obten u s avec ces p ro-gram m es révèlen t qu e la m éth od e la p lu s efficace p ou r con trôler la m igration d es con ta-m in an ts con siste à obtu rer les grilles d e rep rise d ’air d e l’étage in crim in é, d ’ap p rovision n er cet étage en air d e ven tilation tou t en forçan t l’air vicié d e l’étage à l’extérieu r au m oyen d ’u n e gain e d e d ésen fu m age, d ’u n e fen être ou d ’u n e cage d ’escalier qu i s’ou vre d irectem en t su r l’extérieu r. Cette m éth od e d e con trôle s’avère
gén éralem en t très efficace, à con d ition qu e les p ression s in d u ites p ar l’effet d e ch em in ée ou p ar le ven t n e vien n en t p as con trecarrer les efforts d ’élim in ation d es con tam in an ts. Par exem p le, en h iver, les con tam in an ts au x étages in férieu rs seron t rep ou ssés vers les étages su p érieu rs sou s l’effet d e ch em in ée. Ce p h én om èn e p eu t d on c être u tilisé p ou r élim in er les con tam in an ts à travers u n con d u it vertical d on n an t d irectem en t à l’extérieu r com m e, p ar exem p le, u n e cage d ’escalier. De m êm e, p ar gran d ven t, l’évacu ation d es con tam in an ts s’avérera p lu s efficace si elle s’effectu e p ar u n e fen être situ ée sou s le ven t.
Conc lusion
Les recom m an d ation s qu e ren ferm e ce d ocu -m en t p er-m ettron t à tou te p erson n e sou cieu se d e la qu alité d u m ilieu am bian t d es im m eu bles de bureaux de maintenir, au moyen des systèmes CVCA, u n n iveau accep table, sin on su p érieu r, d e qu alité d e l’air in térieu r.
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C.Y. S ha w est ch erch eu r p rin cip al au sein d u Laboratoire d e p erform an ce d u bâtim en t d e l’In stitu t d e rech erch e en con stru ction d u CN RC.
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© 1997
Con seil n ation al d e rech erch es d u Can ad a Jan vier 1997
ISSN 1206-1239
Figure 4.Concentrations des composés organiques volatils totaux (COVT) dans un bureau, après sous-traction des concentrations de base, immédiatement après l’installation d’une nouvelle moquette (ce graphique nous a gracieusement été fourni par G. Kerr, d’InAir Environmental Ltd.)
20
0 5 10 15
Nombre de jours après l’installation de la moquette 0 2 4 6 8 10 Concentration de COVT, mg/m 3 25 Courbe exponentielle 12 14
