Renouvellement de l'air intérieur

Il est nécessaire de renouveler l'air intérieur d'une pièce habitée, d'un habitacle de véhicule, d'un élevage, d'une serre, tout d'abord parce que la respiration animale (ou végétale, la nuit) y diminue la quantité de dioxygène disponible, augmente la quantité de gaz carbonique et d'humidité. Ce renouvellement est particulièrement important dans les enceintes totalement fermées (station spatiale, véhicule spatial, sous-marin, certains avions, etc.).

L'air intérieur étant de deux à cinq fois plus pollué que l'air extérieur, l'aération fréquente est plus que nécessaire. La présence des polluants à la ville ou à la campagne est plus faible le matin et le soir, l'aération est donc recommandée à ces moments de la journée[1].

En théorie et en moyenne, on estime que l'air d'une maison ancienne se renouvelle en ½ heure, que celui d'une maison moderne non isolée se renouvelle en 1 heure, et que sans ventilation, l'air d'une maison bien isolée se renouvelle en 10 heures, mais ce n'est pas toujours le cas en réalité.

• Le sondage du Baromètre Santé-Environnement de 2007 en France a montré que 5,1 % des Français disent avoir bouché les orifices d’aération durant les 12 derniers mois.
  Huit personnes sur dix (84,1 %) disent aérer quotidiennement leur logement en hiver et 60,5 % se disent équipées d’une ventilation mécanique contrôlée (VMC). Concernant l’entretien des appareils de chauffage et conduits d’aération : 69,2 % des personnes possédant une cheminée disent l'avoir fait ramoner au cours de l’année précédente, et 70,8 % de celles possesseurs d’appareils de chauffage utilisant une source combustible ont fait appel à un professionnel qualifié au cours des douze derniers mois pour vérifier leur état.
• Une étude récente[4] - [5] a porté sur la ventilation de 567 logements jugés représentatifs des 24 millions de résidences principales du pays. 50 % de ces logements dataient d’avant 1967, 1969 et 1982, dates des premières réglementations imposant une aération permanente minimale.
  L’étude a montré que près de 20 % des logements réalisés après 1975 ne respectaient aucune de ces deux réglementations. De plus, l'étude a montré que la ventilation mécanique contrôlée (VMC) n’était pas plus efficace que la ventilation passive naturelle (ces 2 modes d’aération constituant l’aération de 70 % environ du parc étudié). 56 % des logements étudiés, en particulier ceux construits de 1969 à 1982, présentaient un débit total d'air insuffisant et ne respectant pas la loi.

Le taux de CO₂ et le débit de renouvellement d’air nocturne ont été mesurés dans les chambres à coucher. Dans les logements datant d’après 1982, les débits étaient moindres et homogènes, et à peu près similaires pour tous les systèmes de ventilation sur l’ensemble du parc étudié (VMC ou avec ventilation naturelle).
L’OQAI a aussi montré que le fait d’ouvrir la nuit une porte ou une fenêtre d’une chambre y améliorait fortement le débit de renouvellement d’air nocturne, quel que soit le système de ventilation présent. Et des études antérieures avaient déjà montré qu'aérer une chambre la nuit avait peu d’effet sur les taux de formaldéhyde libérés par les sources habituelles d'une maison, il faut donc parallèlement en diminuer les sources en utilisant des écomatériaux.

L'OQAI conduit aussi des études (en cours) sur les origines du formaldéhyde, et sur la relation entre ventilation, pollution et humidité.

Ces problèmes sont souvent exacerbés par l'isolation croissante des logements et par le temps croissant que nous passons dans les locaux et les habitacles de véhicules :

• L'isolation thermique se développe pour économiser l'énergie en évitant les fuites de chaleur dans les bâtiments à faible hauteur. Dans les édifices élevés (à plusieurs étages), la ventilation mécanique est d'autant plus nécessaire que les vitres y sont souvent scellées.
• La climatisation en circuit fermé se développe ; mais un minimum d'air extérieur doit être introduit dans le bâtiment.
• L'isolation phonique plus fréquente et souvent nécessaire, diminue aussi le renouvellement d'air qui se faisait naturellement dans les maisons anciennes, mal isolées ou avec cheminées.
• Enfin, les systèmes de climatisation consistant à évacuer les calories à l'extérieur peuvent être responsables de bulles de chaleur auto-entretenues (le climatiseur renvoie la chaleur à l'extérieur, ce qui réchauffe l'environnement et l'habitat s'il est mal isolé, ce qui force le climatiseur à fonctionner en entretenant un cercle vicieux), notamment dans les quartiers urbains denses ou les cours fermées. La climatisation contribue au phénomène d'îlot de chaleur urbain.

Dans les pays où ces problèmes ont été pris en compte, des normes de construction fixent un débit minimal, en général on estime que la moitié de l'air d'une pièce doit être renouvelé par heure. S'il n'y a pas de circulation d'air spontanée, il faut avoir recours à une ventilation mécanique contrôlée (VMC) ou une ventilation mécanique des bâtiments par insufflation (VMI).

Le principal problème consiste à concilier isolation, économies d'énergie et renouvellement de l'air. En effet, un renouvellement spontané suppose une circulation d'air avec l'extérieur, et donc une fuite de chaleur (l'air chaud sort) ou d'air frais. Sans précaution, l'isolation phonique est également fortement diminuée. (Les sons pénètrent par les ouvertures permettant le passage de l'air).

Il existe des entrées d'air dites « acoustiques » (ECA) permettant de laisser passer l'air tout en arrêtant les sons.

Pour le problème de fuites thermiques, il existe plusieurs solutions :

• Le « puits canadien » (ou « puits provençal ») prélève l'air venant de l'extérieur en le faisant passer dans un long tuyau situé sous terre jouant le rôle d'échangeur thermique passif (la température sous quelques dizaines de centimètres sous terre étant globalement constante, l'air s'y réchauffe en hiver et se rafraîchit en été) ; on perd de l'énergie par l'air sortant, mais on en dépense moins pour mettre l'air entrant à la température visée ;
• La ventilation mécanique à double flux : un échangeur de chaleur permet à l'air entrant de s'approcher de la température de l'air sortant ;
• La surventilation nocturne : dans les entreprises, on utilise un flux d'air modéré durant la journée, et on utilise un flux d'air important la nuit ; il y a trois avantages :
  • L'électricité est en général moins chère la nuit ;
  • Le bruit de la ventilation ne gêne personne ;
  • En hiver, l'arrivée d'air froid ne gêne personne, il a le temps d'être réchauffé le matin à l'arrivée des employés ; en été, on prélève l'air au moment où il est le plus frais.

On peut aussi faire varier la ventilation en fonction du taux d'humidité utilisé ou du taux de CO₂, le confort à une température donnée dépendant beaucoup du taux d'humidité et du CO₂. On sait qu'un fort taux de CO₂ diminue la vigilance et le rendement du personnel jusqu'à 15 %.

Le feu est alimenté par l'oxygène de l'air. Dans un bâtiment où l'air circule facilement (maison mal isolée, entrepôt), le feu se développe relativement rapidement. Si par contre l'air circule mal, le feu se développe plus lentement, mais on risque un accident thermique lors de l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre (pour la fuite des occupants et l'intervention des pompiers).

Une des principales préoccupations des pompiers est donc la maîtrise de l'air, et notamment :

• Fermer au maximum les ouvertures pour éviter les entrées d'air et la propagation de la fumée qui, elle, doit être évacuée ;
• Couper les VMC et les systèmes de climatisation, qui, outre l'apport d'air, provoquent un mélange des gaz et de l'air et une homogénéisation de la température (naturellement, l'atmosphère se stratifie, les gaz chauds et toxiques se trouvent en haut, l'air froid et respirable en bas) ;
• Certaines procédures opérationnelles prévoient une ventilation opérationnelle destinée à chasser la fumée, pour faciliter les opérations d'évacuation et d'extinction, mais cette technique est difficile à maîtriser.

Par ailleurs, certains accidents industriels peuvent provoquer des émanations de gaz toxiques (fuite, explosion, accident de la route ou catastrophe ferroviaire impliquant un camion- ou un wagon-citerne). Dans ces cas-là, l'unique mesure de protection des populations est le confinement, ce qui implique de limiter au maximum le renouvellement de l'air : couper les VMC et climatisations, fermer toutes les ouvertures (portes, fenêtres, trappes), boucher les aérations et les fuites (dessous de porte), et couper toutes les flammes (chauffe-eau, cuisinière). Ceci devrait être une conduite réflexe en cas d'alerte aux populations, avant même de connaître l'origine du problème, sauf cas particulier (par exemple, alerte spéciale pour les zones en aval des barrages ou pour les zones côtières menacées de tsunami).

L'ADEME considère que l'argument « plantes dépolluantes » n'est pas validé scientifiquement au regard des niveaux de pollution généralement rencontrés dans les habitations et des nouvelles connaissances scientifiques dans le domaine[9].