CLIMATISATION ET INFECTIONS LE RÔLE DE LA QAI

La pandémie a démontré l'importance des installations pour réduire le risque d'infection, à condition qu'elles soient conçues et gérées correctement

Au début de la pandémie de Covid-19, on a beaucoup parlé, et pas toujours à juste titre, du rôle que peuvent jouer les systèmes de climatisation et de ventilation dans la lutte contre les agents pathogènes ou, à l'inverse, dans leur propagation, donnant souvent des informations erronées et allant jusqu'à proposer des solutions extrêmes comme l'arrêt des systèmes. D'un point de vue technique, il est établi que la ventilation, le renouvellement de l'air et la filtration contribuent à réduire la concentration de virus dans l'air et donc le risque de transmission (pour autant que ces systèmes soient bien gérés). À l'inverse, les espaces non conditionnés peuvent provoquer un stress thermique et, surtout chez les personnes les plus faibles, réduire la résistance aux infections. De manière générale, les experts affirment donc que l'arrêt des systèmes de climatisation et de ventilation n'est pas une mesure recommandée pour réduire la transmission du virus. Une chose est sûre, cependant: cette situation d'urgence impose à tous les acteurs du secteur de la construction la responsabilité de mettre en place des systèmes de climatisation et de ventilation capables d'assurer une qualité élevée de l'air intérieur (QAI) et donc un effet positif sur la santé. Combiner les deux impératifs d'une meilleure qualité de l'air et d'une efficacité énergétique toujours plus élevée sera le plus grand défi de l'avenir de l'ingénierie des installations, même si, il est bon de le rappeler, il n'existe pas de solution unique, mais de nombreuses solutions différentes, déclinées selon les schémas les plus adaptés à chaque type d'utilisateur.

Les enjeux des systèmes de ventilation

La ventilation, naturelle ou forcée, est considérée par la plupart des gens comme nécessaire au renouvellement physiologique de l'air, pour respirer de l'air frais. En réalité, le concept de qualité de l'air intérieur (QAI), également associé à la pureté de l'air à l'intérieur des bâtiments, qui doit être exempt ou presque exempt de contaminants de diverses natures pouvant causer de l'inconfort ou des dommages à la santé, y compris les micro-organismes tels que les insectes, les bactéries et les virus, est inconnu de nombreuses personnes. Une des stratégies pour atteindre une bonne QAI est l'induction d'air extérieur (ventilation) afin de diluer les polluants: en effet, plus le flux d'air extérieur est important, plus la concentration du polluant dans l'environnement est faible. Étant donné que la ventilation naturelle n'est pas constante et qu'elle n'est pas fiable, parce qu'elle est liée aux tendances statistiques des variables environnementales externes (climat), il est préférable de ventiler à l'aide d'un système de ventilation ou d'un système de climatisation équipé de ventilation, en augmentant les débits d'air extérieur, c'est-à-dire la quantité d'air que le système prélève à l'extérieur et injecté dans le milieu fermé. En effet, en règle générale, l'air conditionné introduit dans les pièces est constitué d'un mélange d'air extérieur et d'air "recyclé", c'est-à-dire prélevé dans l'environnement intérieur, passé à travers un filtre et renvoyé dans la centrale de traitement de l'air (CTA, centrale de traitement de l'air), où il est mélangé à l'air extérieur, le refroidissant (en été) ou le réchauffant (en hiver). Cela permet de réduire la puissance de chauffage que le système doit fournir pour l'amener aux conditions souhaitées. Il est maintenant démontré que la ventilation mécanique contribue à la réduction du risque de contagion (sur de grandes distances) dans les locaux fermés, et il est donc nécessaire de veiller à ce qu'il y ait davantage de ventilation avec l'air extérieur en augmentant, si possible, le nombre de changements horaires, et en fermant (dans les cas où cela est nécessaire) le recyclage de l'air, tout en mettant en œuvre un programme de maintenance approprié. Il faut toutefois noter que les performances d'un système de ventilation (naturelle ou forcée) ne peuvent pas être exprimées uniquement par le débit ou le taux de renouvellement d'air. En effet, pour les mêmes valeurs, en variant l'emplacement et la taille du réseau de distribution et d'admission d'air, on peut obtenir différents modes d'élimination des polluants.

Climatisation sans ventilation

Tous les systèmes de climatisation (c'est-à-dire ceux qui contrôlent la température et l'humidité de l'environnement intérieur) ne sont pas équipés de la fonction de ventilation (systèmes tout air ou air primaire et terminaux locaux). L'avantage de la ventilation mécanique, qu'elle soit dédiée ou incluse dans le système de climatisation, réside dans la possibilité de filtrer l'air extérieur introduit dans la pièce. Ces sys- tèmes, généralement utilisés pour la climatisation de grands espaces communs, comme les supermarchés, doivent fonctionner avec le plus d'air extérieur possible compatible avec les caractéristiques du système lui-même, en éliminant éventuellement la recirculation de l'air intérieur. Si le système n'est pas équipé d'une ventilation, le système fonctionne, s'il est à air, avec une recirculation interne totale: il aspire l'air de l'environnement intérieur, le refroidit ou le réchauffe, et le renvoie dans le même environnement, un mode, celui-ci, caractéristique de tous les systèmes de climatisation appelés split, ventilo-convecteur, armoire, plafond ou canalisé. Dans ce cas, selon que le système dessert une seule ou plusieurs pièces, de multiples scénarios peuvent être configurés, pour lesquels nous renvoyons aux avis d'experts [AiCARR (2020), Manuel sur le rôle des systèmes de climatisation d'hiver et d'été dans la réduction de la propagation du COVID-19].

Filtration de l'air

La filtration joue un rôle essentiel dans le contrôle et le maintien de niveaux acceptables de contamination. Grâce à l'utilisation de systèmes de filtration à haut rendement, un échange d'air adéquat est assuré lorsque de l'air neuf et filtré est introduit, ce qui permet d'expulser l'air pollué et d'assurer une protection contre les particules fines (PM10 et PM2.5) et les micro-organismes. Le système de filtration peut être placé exclusivement sur les entrées d'air extérieur (Traitement de l'air extérieur), notamment dans le cas d'environnements extérieurs particulièrement pollués; ou bien il peut être utilisé pour créer des zones de dérivation à l'intérieur du système de gaines de ventilation (Traitement partiel de l'air soufflé). Ce système est utile lorsque les concentrations de polluants à l'intérieur et à l'extérieur sont connues et que le niveau de réduction des concentrations requis est par ailleurs modeste et facilement gérable. Les meilleurs résultats sont obtenus dans les systèmes où il y a l'installation de systèmes de filtration appropriés sur tous les points de recirculation (autorisés avant l'urgence Covid-19) et au-dessus des systèmes de dérivation appropriés (Full Supply Air Treatment).

Les filtres sont caractérisés par :

- la fraction arrêtée de polluant particulaire (efficacité) ;

- les pertes de charge du flux d'air pendant la traversée ;

- l'intervalle de temps entre les opérations de maintenance (remplacement ou nettoyage des filtres).

Autres méthodes de réduction des infections

Les systèmes tout air sans recirculation ne posent aucun problème pour le risque d'infection par voie aérienne. En effet, l'air extérieur, considéré comme non infecté, est filtré normalement avec des filtres appropriés au bâtiment et ensuite distribué dans les pièces à travers un réseau aéraulique. En revanche, les systèmes qui, pour des raisons essentiellement dues à l'économie d'énergie, recyclent l'air intérieur avec un mélange ultérieur avec l'air frais extérieur peuvent présenter un plus grand risque de contagion aéroportée. Dans ce cas, il est nécessaire d'insérer des dispositifs bactéricides et des lampes UV pour éradiquer le virus présent dans l'aérosol. Dans le cas où il n'est pas possible de le faire, la réglementation en vigueur exige que le clapet de recirculation soit fermé afin que le système fonctionne uniquement avec de l'air extérieur. Pour les systèmes centralisés, la filtration antibactérienne des CTA (Centrales de Traitement d'Air) peut être réalisée aussi bien pour les systèmes de climatisation que de ventilation centrale. Aujourd'hui, des kits de filtration complets, des systèmes bactéricides UV et des systèmes de contrôle bactérien et/ou viral ont été mis sur le marché.

Le rayonnement UV qui s'est révélé efficace pour tuer les micro-organismes est l'UV-C. Les rayons émis par les lampes germicides UV-C ont une longueur d'onde centrée sur 254 nm qui correspond à la fréquence de l'effet germicide maximum, ce qui permet d'inactiver 97% des particules de 0,1 micron de diamètre et 95% des particules de 1 micron de diamètre. La filtration par effet photovoltaïque est basée sur la production d'ions positifs et négatifs qui, en présence d'humidité dans l'air, produisent du peroxyde d'hydrogène (H 2 O2), qui attaque et décompose la matière organique. L'efficacité de ce dispositif a été vérifiée pour les bactéries (légionelles), les virus de la grippe et du SRAS, et d'autres déjà connus. En juin 2020, des études menées à l'Université de Milan La Statale ont démontré l'efficacité destructrice des rayons UV-C d'une longueur d'onde de 254 nm contre la fixation moléculaire de l'ADN et de l'ARN des virus, dont le virus SARS-CoV-2. Il existe également des lampes UV qui peuvent être insérées n'importe où dans le conduit d'air, ainsi que des ventilo-convecteurs commerciaux équipés d'une lampe germicide UVC à effet assainissant photo-catalytique.

La filtration par effet photovoltaïque est basée sur la production d'ions positifs et négatifs qui, en présence d'humidité dans l'air, produisent du peroxyde d'hydrogène (H 2 O2), qui attaque et décompose les matières organiques. L'efficacité de ce dispositif a été vérifiée pour les bactéries (légionelles), les virus de la grippe et du SRAS, et d'autres déjà connus. En juin 2020, des études menées à l'Université de Milan La Statale ont démontré l'efficacité destructrice des rayons UV-C d'une longueur d'onde de 254 nm contre la fixation moléculaire de l'ADN et de l'ARN des virus, dont le virus SARS-CoV-2. Il existe également des lampes UV qui peuvent être insérées n'importe où dans le conduit d'air, ainsi que des ventilo-convecteurs commerciaux équipés d'une lampe germicide UVC à effet assainissant photo-catalytique.