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Qualité d’air : les bases, le CO2 et les odeurs

Par Roger CADIERGUES – Consultant et Ancien directeur général du COSTIC

La qualité d'air intérieur ou QAI deviendra certainement un critère de performance environnemental. Aussi, pour bien comprendre les bases et les liens avec la ventilation, distinguer les différents types de polluants, cette chronique s'attache à dresser un cadre technique et réglementaire de référence.

Le dossier QUALITE D'AIR INTERIEUR est traité en deux parties.

Ici les 3 chapitres : La qualité de l'air : les bases – Le dioxyde de carbone (CO2) – Les odeurs.

L'autre partie intitulée « Qualité d'air : les polluants gazeux, les particules, la radioactivité et le radon » étant traitée à la suite.



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La qualité de l'air



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LA QUALITÉ DE L'AIR : LES BASES

1.1 LES DEUX PÔLES DE LA QUALITÉ DE L'AIR

Une distinction fondamentale
Il est très important de distinguer :
- la qualité de l'air extérieur, faisant référence le plus souvent à la «pollution atmosphérique», sur laquelle vous trouverez des détails au chapitre 6 ;
- et la qualité de l'air intérieur, sur laquelle vous trouverez des détails aux chapitres 2 à 5.

Eviter les ambiguïtés
Même si on se limite à la qualité de l'air intérieur, il est important de distinguer :
- la qualité vue sous l'angle de la protection de la santé,
- et la qualité vue sous l'angle de la satisfaction et du confort.

Dans les deux cas la qualité de l'air intérieur est perturbée par ce que nous appellerons globalement les contaminants, le vocabulaire adopté - propre au présent mémento - distingue :
- les polluants, dangereux pour la santé,
- et les «altérants», qui ne concernent pas la santé, mais plutôt le confort et l'agrément des ambiances.



1.2 VENTILATION ET QUALITÉ DE L'AIR

Une confusion fréquente
Il est très fréquent que l'on confonde les deux termes «ventilation» et «qualité de l'air». Il est vrai que la ventilation contribue à cette qualité, mais la ventilation n'est pas le seul moyen : dans certains cas il est absurde de vouloir traiter les problèmes de qualité de l'air par la ventilation.

La qualité de l'air et la ventilation
Quand on parle de «qualité de l'air» il s'agit implicitement de l'air intérieur. Cette qualité se mesure par le contenu plus ou moins important en éléments gênants.

La détérioration de la qualité de l'air intérieur des locaux «humains» a généralement deux origines:
- l'occupation humaine d'une part, à travers ses propres dégagements et à travers ceux directement liés à son activité normale ou à l'air extérieur utilisé pour la respiration,
- d'autre part les dégagements d'altérants par des produits spécifiques : matériaux de construction, d'aménagement ou mobilier (peintures incluses), produits extérieurs introduits accessoirement (produits de nettoyage, produits de toilette, etc.

Il est logique, et souhaitable pour de multiples raisons :
- de traiter les sources liées à l'occupation au travers des ventilations,
- de traiter ce qui est lié à l'usage de produits spécifiques au travers d'une discipline de ces produits.



1.3 LE CLASSEMENT DES CONTAMINANTS

Les trois types de base
Nous en distinguerons trois catégories principales :
- les contaminants gazeux,
- les contaminants particulaires (inertes),
- les contaminants biologiques, ou «biocontaminants».

1. Les contaminants gazeux agissent généralement sur le système respiratoire, plus rarement sur la peau ou le système digestif. Avec, dans certains cas par effet radioactif, ce dernier aspect étant traité à part (voir chapitre 4).

2. Les contaminants particulaires sont des particules inertes (dites souvent «poussières»), agissant essentiellement sur le système respiratoire ou sur le peau. La taille de ces particules (leur granulométrie) joue un rôle souvent essentiel. Pour caractériser ces suspensions nous n'utiliserons pas ici - contrairement à une pratique assez fréquente - le terme «aérosol», que nous réserverons aux suspensions solides ou liquides de caractère général.

3. Les biocontaminants sont des suspensions dans l'air (bactéries ou virus) pouvant donner lieu à de multiples effets sur le corps humain. Ils ne concernent normalement que les ambiances médicales.



1.4 LES ASPECTS RÉGLEMENTAIRES ET NORMATIFS

Les textes réglementaires actuellement valables sont présentas et analysés plus loin (§ 1.6 sq.).

Les normes de la qualité de l'air dans les bâtiments sont les suivantes :
* NF X43-001 (août 1982) : Qualité de l'air - Vocabulaire
*XP X43-401 (décembre 1998) : Qualité de l'air - Audit de la qualité de l'air dans les locaux non industriels - Bâtiments à usage de bureaux et locaux similaires
* XP X43-403 (décembre 1999) : Qualité de l'air - Audit de la qualité de l'air dans les locaux non industriels - Bâtiments à usage d'habitation et locaux similaires
* XP X43-405 (février 2006) : Qualité de l'air - Audit de la qualité de l'air dans les piscines
* XP X43-407 (mars 2006) : Qualité de l'air - Audit de la qualité de l'air dans les locaux non industriels
- Bâtiments à usage d'enseignement.

La norme clé NF X43-001 : le vocabulaire

C'est une norme relativement volumineuse, assez complète sauf pour le vocabulaire des séparateurs aérauliques, pour lesquels la norme NF X43-001 renvoie à la norme NF X44-001 (de février 1981). Nous utiliserons généralement les définitions normalisées, mais avec des extensions ou des précisions qui ne figurent pas dans la norme.

L'expression des concentrations
Cette expression varie selon la nature des contaminants :
- pour les contaminants gazeux il existe plusieurs unités présentées à la suite ;
- pour les contaminants particulaires, l'unité courante est le milligramme par mètre cube (mg/m3), mais il est important de l'indiquer par catégorie de dimension, sinon l'expression n'a pas beaucoup de sens ;
- pour les biocontaminants il n'existe guère de mesure de concentration significative (voir chapitre 5).



1.5 LES SOURCES DE CONTAMINATION

Les contaminants courants
Le types les plus courants sont ceux du tableau ci-dessous, d'autres contaminants étant éventuellement présents, mais alors en faible quantité ou dans des circonstances très particulières. para-médicales.


LES PRINCIPALES SOURCES DE POLLUTION INTÉRIEURE : LES CONTAMINANTS

Air extérieur : SO2, NOx, 03, CO, particules, composés organiques, métaux, odeurs
Occupants non fumeurs : CO2, odeurs, bactéries,
Occupants fumeurs : CO2, odeurs, bactéries, CO, NO2, composés organiques, particules
Matériaux de construction : radon, aldéhydes, fibres, composés organiques volatils, odeurs
Circuits aérauliques : poussières, microorganismes, odeurs
Sol : radon, composés organiques volatils, odeurs
Eau : radon, composés organiques volatils
Meubles : aldéhydes, composés organiques volatils, fibres, odeurs
Machines de bureau : composés organiques, particules, ozone, odeurs
Combustions : NOx, SO2, CO2, CO, composés organiques, particules, métaux, odeurs
Animaux : microorganismes, allergènes, odeurs
Plantes : spores, pollens, allergènes, odeurs
Divers : ammoniac, composés organiques volatils, poussières, microorganismes, odeurs


Face aux risques principaux
En excluant les aspects plus secondaires, les risques principaux sont les suivants :
- ceux des contaminants provoquant des gênes pouvant devenir inadmissibles,
- ceux des contaminants toxiques,
- ceux des contaminants radioactifs,
- ceux présentant des risques d'inflammation et/ou d'explosion.

Ces différentes catégories sont prises en compte par la réglementation dans la plupart des pays développés.



1.6 L'EXPRESSION DES CONCENTRATIONS

Les deux expressions des concentrations gazeuses
La concentration d'un gaz quelconque dans l'air se mesure de deux manières différentes.
1. La concentration est souvent exprimée en fraction molaire, c'est à dire en rapport du nombre de molécules du gaz envisagé au nombre total de molécules (d'air) auquel il est mélangé. Ce rapport est couramment exprimé en millionième, ou ppm («partie par million»). Quand le gaz est très dilué on utilise également le milliardième, ou ppb (partie par billion, le billion étant le milliard anglais).

2. Cette concentration peut également être mesurée en masse par unité de volume, en fait la plupart du temps en milligramme par mètre cube (mg/m3), parfois - quand la teneur est faible - en microgramme par mètre cube (μg/m3).


Les conversions
Lorsqu'il faut convertir les données d'une unité en l'autre, il suffit d'utiliser les relations suivantes, où mM [kg/kmol] est la masse molaire du gaz en cause :
. pour convertir des [ppm] en [mg/m3] multiplier par (mM/24,45),
. pour convertir des [ppb] en [μg/m3] multiplier également par (mM/24,45).
. pour convertir des [mg/m3] en [ppm] multiplier par (24,45/ mM),
. pour convertir des [μg/m3] en [ppb] multiplier par (24,45/ mM)

Les polluants toxiques ou gênants : la prise en compte des risques
Pour bien des risques liés à la mauvaise qualité de l'air due à la présence de gaz ou vapeurs il existe, dans tous les pays développés (souvent avec des particularités nationales) des tables indiquant - à ne pas dépasser - les concentrations limites (dans l'air) de gaz et particules, classés généralement par nature chimique de polluant. La plupart de ces tables ont été établies dans le cadre de la réglementation du travail. Outre éventuellement d'autres données, ces tables fournissent, par exemple, par polluant gazeux :
. la valeur limite (dans tous les cas) pour une exposition immédiate,
. et pour les ambiances continues de travail :
- la valeur limite pour une expositions rapide (0,5 à 1 h par jour)
- la limite («VME» = valeur moyenne d'exposition) pour une exposition moyenne pendant la durée du travail (8 h par jour), - la limite («VME» = valeur limite d'exposition) maximale pour toute exposition au gaz en cause.



1.7 LE CADRE RÉGLEMENTAIRE

Le texte traditionnel

La réglementation plus ou moins traditionnelle découle du texte suivant. Décret n° 87-149 du 6 mars 1987 fixant les conditions minimales de confort et d'habitabilité auxquelles doivent répondre les locaux mis en location
1° . Les logements à usage d'habitation ou la partie de locaux à usage mixte professionnelle et d'habitation destinée à l'habitation doivent présenter les caractéristiques ci-après :
A Composition et dimensions : pour mémoire
B Ouverture et ventilation. Toute pièce d'habitation est pourvue d'un ouvrant donnant à l'extérieur du bâtiment permettant une aération et un éclairement suffisants et assurant le bon usage du logement et la conservation du bâtiment. Toute pièce de service est pourvue d'un ouvrant donnant à l'extérieur du bâtiment ou, à défaut, est équipée d'un système d'évacuation débouchant à l'extérieur du bâtiment et assurant le bon usage du logement et la conservation de ce bâtiment ;
C Cuisine ou coin cuisine : pour mémoire
D Salle d'eau et cabinet d'aisances : pour mémoire
E Gaz et électricité : pour mémoire
E Eau : pour mémoire

Une situation nouvelle
Bien que le sujet ne date pas d'aujourd'hui il faut noter que les pouvoirs publics on mis assez longtemps à intégrer, de façon systématique, la protection de la santé liée à la qualité de l'air intérieur au plan législatif comme au plan réglementaire. La situation commence à changer, en décembre 2011, au moment de la rédaction du présent mémento. De ce fait la présentation qui suit devra certainement être mise à jour régulièrement. En fait il existe déjà des textes réglementaires concernant le problème en cause, mais ils ne bénéficient pas du nouveau cadre Le cadre réglementaire nouveau Le cadre réglementaire nouveau est fixé par un décret (n° 2011-1728) du 2 décembre 2011, ce décret étant présenté au paragraphe 1.8.
En fait, pour être pleinement efficace le décret précédent doit être accompagné de décrets d'application : il en existe un premier, (n° 2011-1727) datant également du 2 décembre 2011, concernant deux polluants principaux (la formaldéhyde et le benzène), ce décret étant présenté au paragraphe 1.9.



1.8 LE NOUVEAU DÉCRET D'ENCADREMENT

Ce décret couvre la création de nouveaux articles du code de l'environnement (livre II, titre II, chapitre 1), sous la forme d'une section 5 (Qualité de l'air intérieur), avec des dispositions essentiellement administratives (sous-section 3 : Surveillance de la qualité de l'air intérieur dans certains établissements recevant du public). Décret du 2 décembre 2011. Surveillance de la qualité de l'air intérieur dans certains établissements recevant du public Art. R. 221-30.

I. Les propriétaires, ou, si une convention le prévoit, l'exploitant des établissements publics ou privés … sont tenus de faire procéder à leur frais, à une surveillance de la qualité de l'air à l'intérieur des locaux de leur établissement. Cette surveillance est à renouveler dans les sept ans suivant la réception des résultats de mesure de la précédente campagne de surveillance, sauf lorsqu'au moins pour un polluant mesuré le résultat des analyses effectuées dépasse les valeurs fixées par le décret prévu au III. Dans ce dernier cas, la surveillance de l'établissement est à renouveler dans un délai de deux ans. … (cas des propriétaires non identifiés).


II. Les catégories d'établissements concernés par cette obligation sont les suivantes :

Les établissements d'accueil collectif d'enfants de moins de six ans ;

Les accueils de loisirs mentionnés à l'article … du code de l'action sociale et des familles ;

Les établissements d'enseignement ou de formation professionnelle du premier et du second degré ;

4° Les structures sociales et médico-sociales rattachées aux établissements de santé visés à l'article …, ainsi que les structures de soins de longue durée de ces établissements ; 5° Les établissements mentionnés aux articles … du code de l'action sociale et des familles ; 6° Les établissements pénitentiaires pour mineurs, quartiers des mineurs des maisons d'arrêt ou des établissements pour peines mentionnés … ;

Les établissements d'activités physiques et sportives couverts dans lesquels sont pratiquées des activités aquatiques, de baignade ou de natation.

Sont exclus les locaux à pollution spécifique visés à l'article R. 222-3 du code du travail.


III. La surveillance de la qualité de l'air intérieur comporte une évaluation des moyens d'aération des bâtiments et une campagne de mesure des polluants.

Pour chaque catégorie d'établissement sont fixés par décret :

Le contenu de l'évaluation des moyens d'aération et ses modalités de réalisation ;

Les valeurs au-delà desquelles des investigations complémentaires doivent être menées par le propriétaire ou, le cas échéant, l'exploitant de l'établissement et au-delà desquelles le préfet du département du lieu d'implantation de l'établissement doit être informé des résultats.

Art. R. 221-31.
L'évaluation mentionnée … (article R. 221-30 précédent) … et les prélèvements et les analyses … sont réalisés par des organismes accrédités … Articles R. 221-32 à R. 221-37 … (dispositions administratives).
Art. R. 226-16 … (dispositions administratives et modification de l'organisation du code de l'environnement).



1.9 UN PREMIER DÉCRET D'APPLICATION

Ce décret concerne deux polluants principaux : la formaldéhyde et le benzène. Il est rédigé comme suit.
Décret du 2 décembre 2011. Valeurs-guides pour l'air intérieur pour le formaldéhyde et le benzène (extraits)
Art. R. 221-29.
I. Les valeurs-guides pour l'air intérieur mentionnées à l'article L. 221-1 (du code de l'environnement) sont fixées au tableau annexé (voir plus loin).

II. Au sens du présent titre, on entend par « valeur-guide pour l'air intérieur » un niveau de concentration de polluants dans l'air intérieur fixé, pour un espace clos donné, dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine, à atteindre, dans la mesure du possible, dans un délai donné.



1.10 LES DÉCRETS ANTÉRIEURS

Les décrets précédents correspondent à un nouvelle organisation des textes juridiques, mais il existe déjà des textes (non coordonnés) couvrant les polluants les plus dangereux, traités aux chapitres ultérieurs. Ce sont :
- pour les polluants gazeux, essentiellement le monoxyde de carbone (CO),
- pour les polluants particulaires, l'amiante et la fumée de tabac,
- pour les pollutions radioactives, essentiellement le radon.

LE DIOXYDE DE CARBONE (CO2)

2.1 LE RÔLE DU CO2 HUMAIN

En ventilation la teneur de l'atmosphère en dioxyde de carbone (CO2) joue un rôle clé. Les raisons en sont les suivantes.

Le CO2 dans la respiration
Dans la respiration le CO2 joue le rôle illustré par le schéma ci-dessous.



L'air (inspiré) envoie de l'oxygène vers les poumons où ce gaz est absorbé par le sang au travers d'un phénomène assimilable à une véritable combustion, phénomène qui dégage une énergie correspondant au métabolisme. Le résidu gazeux de cette «combustion» est essentiellement du dioxyde de carbone (CO2). Le dioxyde de carbone n'est pas dangereux aux teneurs en cause, mais il permet d'évaluer le dégagement d'odeurs corporelles, qui est le critère le plus commode pour calculer les débits de ventilation.

L'utilisation du CO2 comme critère de ventilation
Bien que de multiples solutions aient été envisagées pour caractériser la qualité de la ventilation (voir chapitre 3) la plus commode, datant de 1858, est due à Max von Pettenkofer aboutissant à la conclusion qu'une teneur en CO2 de l'atmosphère est satisfaisante si la teneur en C02 ne dépasse pas 1000 ppm. En fait, compte-tenu - depuis 1850 - des changements corporels et de la teneur plus élevée de C02 à l'extérieur, il est aujourd'hui valable de prendre pour première orientation un débit humain n'entraînant pas, dans l'ambiance, une augmentation (et non pas une valeur finale) de 1000 ppm. D'où l'importance du débit humain de production de CO2.

L'évaluation du dégagement corporel de CO2
Il est commode de rapporter ce dégagement au mètre carré de surface corporelle et au métabolisme surfacique, ce qui fait intervenir les données (surface du corps et métabolisme surfacique) présentées au chapitre 1 du mémento nR21, la surface dépendant essentiellement de la taille et de la masse du corps, le métabolisme surfacique dépendant de l'activité (voir chapitre 1 de nR21 pour plus de détails et pour les formules et valeurs de calcul). Ces valeurs étant fixées, voici comment on peut évaluer le dégagement de CO2.

1. Pour passer du métabolisme au débit d'oxygène consommé il suffit d'utiliser le pouvoir calorifique de l'oxygène, qui est de 20,2 106 [J/m3]. Un mètre carré de corps humain consomme donc le débit d'oxygène suivant : M'' / 20,2 106 [m3/m² s] M'' [W/m²] étant le métabolisme surfacique.

2. A chaque mètre cube d'oxygène absorbé correspond une quantité de dioxyde de carbone fournie par le «quotient respiratoire», qui varie légèrement avec l'activité physique, mais que nous pouvons prendre égal à 0,85 pour nos applications. De sorte qu'un mètre carré de corps humain rejette le débit de dioxyde de carbone suivant :
M'' / 23,75 106 [m3/m² s] M'' [W/m²] étant le métabolisme surfacique. Cette valeur - en tenant compte de surface corporelle et de l'activité (voir (voir chapitre 1 de nR21) - peut être utilisée pour calculer le dégagement de CO2, et pour fixer les débits de ventilation souhaitables.



2.2 L'ACTION DU DIOXYDE DE CARBONE (CO2)

Les modes d'utilisation du CO2 comme critère Le dioxyde de carbone (CO2) n'est pas, par lui-même, toxique, sauf à des concentrations très élevées (voir ci-dessous) où il provoque des narcoses. Le CO2 permet, par contre, de repérer les dégagements d'odeurs corporelles ; c'est la raison pour laquelle c'est un indice simple d'emploi lorsqu'il s'agit de fixer les besoins de ventilation. C'est ainsi qu'il a été utilisé, en France, pour définir les besoins de base dans les locaux tertiaires (règlement sanitaire) ou professionnels (code du travail), étant entendu qu'il s'agit du CO2 d'origine humaine (respiratoire). Aujourd'hui, pour exploiter convenablement cette base, il faut tenir compte de l'accroissement de la teneur extérieure en CO2, plus élevée que jadis, ce qui conduit à des valeurs un peu différentes de celles de Pettenkofer. Point important : la teneur en CO2 peut en outre être valablement utilisée (grâce à des capteurs adéquats) pour la régulation des débits de ventilation lorsque ceux-ci peuvent être modulés.

Les caractéristiques pathologiques du CO2
Bien que les teneurs fortes en CO2 ne peuvent guère exister dans nos applications, il est néanmoins important d'en bien marquer les limites, ce qui est l'objet du diagramme suivant.



2.3 DE L'OCCUPATION AUX DÉBITS DE VENTILATION

Les origines du sujet

La qualité de l'air intérieur des locaux occupés, sans source spéciale d'odeurs spécifiques, repose sur une introduction suffisante d'air extérieur afin de limiter les effets (essentiellement olfactifs) de l'occupation, une source d'odeurs difficiles à quantifier. Pourtant Max von Pettenkoffer a démontré, dès le milieu du dix-neuvième siècle, que l'élimination de ces odeurs pouvait être repérée par une concentration interne de CO2 dans l'air limitée à une valeur qu'il a fixée à 1000 [ppm]. Etant donné qu'à cette époque la teneur en CO2 de l'air extérieur était de l'ordre de moins de 400 ppm, cela revient à dire que les bioeffluents dégagés par l'occupation humaine ne doivent pas provoquer une hausse de plus de 600 ppm si l'on veut maintenir une qualité de l'air suffisante. Depuis les études de Pettenkoffer aucune donée nouvelle n'est venue contredire ce choix un peu grossier, et apparemment simpliste.


Le CO2 indice de qualité de l'air extérieur
Prendre le CO2 comme indice de qualité de l'air intérieur, seule technique ayant résisté au temps et à l'évolution de nos connaissances, présente deux grands avantages souvent méconnus.

1. En limitant à 600 [ppm] - éventuellement 800 ou 1000 - l'apport lié à l'occupation, on peut déterminer les débits d'air noeud nécessaires en ventilation générale : c'est la solutions que nous avons proposée au Conseil Supérieur d'Hygiène lorsque - vers 1975 - il a fallu procéder à une révision valable du Règlement Sanitaire Type, les équipes chargées de la modernisation du Code du Travail ayant adopté la même démarche pour leur secteur. Vous en trouverez les bases quantitatives à la suite.

2. Le grand avantage de l'emploi du CO2 comme indicateur est de permettre de moduler les installations de ventilation, qui sont alors pilotées par des détecteurs de CO2, bien préférables aux détecteurs de présence parfois proposés.

De l'occupation des locaux aux débits de ventilation grâce au CO2
L'hypothèse que nous adoptons est que le dégagement de bioeffluents par l'homme est proportionnel à son dégagement de chaleur, c'est à dire à son métabolisme M [W]. L'organisme tirant son énergie de l'oxydation des aliments, chaque unité d'énergie correspond à la consommation d'une quantité bien déterminée d'oxygène aboutissant à une quantité bien déterminée de CO2. La formation de CO2 lors de la production de chaleur humaine est donc un indice direct du métabolisme, les calculs étant facilités par le fait que les données scientifiques sont, sur ce sujet, fort précises. Le métabolisme dépendant, à la fois, de l'activité physique des sujets et de leur volume (donc du sexe et de l'âge) il est aisé, compte tenu de la limite en CO2 dégagé, de traduire les résultats sous forme de débits d'air neuf à fournir par occupant, en fonction de son activité physique et de son âge. Ce sont les valeurs que vous trouverez dans le tome 2 de ce guide. La table ci-dessous indique les valeurs les plus significatives (en tertiaire, non fumeurs).


LES ODEURS

3.1 LES ODEURS BASES DE LA VENTILATION

Les odeurs jouent un rôle capital en matière de ventilation, mais il existe deux catégories d'odeurs, conduisant à deux types de ventilations : la ventilation générale et les ventilations spécifiques. Il est commode de commencer notre examen par la seconde catégorie. Auparavant nous allons examiner l'ensemble des problèmes posés par l'exploitation numérique des données sur les odeurs. Les odeurs spécifiques Les odeurs et l'odorat ont fait l'objet de très nombreuses études, l'un des objectifs principaux étant souvent de tenter de définir un niveau des odeurs. Ces études sont celles qui peuvent servir à ce que nous avons appelé les «ventilations spécifiques», qui concernent ce que nous appellerons les «odeurs spécifiques». L'essentiel des études correspondantes est présenté au paragraphe suivant. Pour l'essentiel il en résulte qu'il n'existe pas de méthodes simple permettant de qualifier ces niveaux. De ce fait, dans tous les cas, le recours à des solutions simplifiées est souvent indispensable.

Les odeurs générales
L'application nous concernant en premier lieu - la ventilation générale - vise essentiellement à assurer une qualité correcte de l'air intérieur, liée avant tout à l'occupation humaine dans tous les cas que nous allons considérer à la suite. Il faut bien constater qu'il n'existe pas de base numérique totalement sûre pour définir la qualité de l'air dans ces conditions. On peut essayer de la mesurer par la plus ou moins grande satisfaction des occupants, mais on se heurte alors au fait que certains sujets sont beaucoup plus sensibles que d'autres.

Néanmoins, dans le passé, de multiples études ont été consacrées à ce sujet, et ont fait l'objet de publications diverses. Ici nous ne retiendrons que deux méthodes permettant de justifier quantitativement les débits de ventilation générale.

1. La première est celle de Max von Pettenkoffer. Elle date de 1858, mais reste manifestement très valable, surtout par rapport aux autres méthodes proposées ici ou là depuis 150 ans. Les procédures en résultant sont présentées au paragraphe 3.3.

2. La deuxième démarche est celle de P. O. Fanger, mise au point à partir de 1980. Très abondante en formules et unités diverses, elle est souvent citée et reprise dans la littérature technique, mais - à notre avis - sans critiques suffisantes. Les démarches correspondantes sont présentées au paragraphe 3.4. Les observations empiriques Au-delà même de tout examen scientifique (nous y revenons dans la fiche suivante) le bon sens révèle un certain nombre de faits essentiels qui sont les suivants. Certaines odeurs - la majorité d'entre elles probablement - est liée à la présence de matériaux tels que peintures diverses, linoléum, etc. Nous nous adaptons progressivement à toutes les odeurs, et la sensation «régresse» avec le temps, bien que la source d'odeur se maintienne au même niveau de dégagement. De façon très générale toute odeur se maintient même quand la source disparaît, ce qui est manifestement dû à l'absorption par les parois ou les objets des vapeurs. Très souvent - par exemple pour l'odeur de cigarette - l'intensité apparente de l'odeur est un peu plus faible quand l'humidité de l'air augmente. Très souvent l'intensité apparente de l'odeur s'affaiblit quand la température de l'air augmente.

L'absoption des odeurs
Il est souvent utile d'effacer les odeurs en utilisant des filtres absorbants sur l'air recyclé. Pour cela on utilise les absorbants énumérés au tableau suivant (page suivante).





3.2 LES ODEURS SPÉCIFIQUES

Le fonctionnement de l'odorat

Les gaz (ou vapeurs) odorants possèdent généralement des masses molaires inférieures à 300. Leur concentration dans l'air se mesure en millionième [ppm]. Une concentration qui peut - du moins pour certaines d'entre elles - être extrêmement faible (10-4 ppm par exemple pour la triméthylamine), rendant ainsi la mesure physique pratiquement impossible sauf en laboratoire très spécialisé. L'anatomie du site de l'odorat est connue avec précision. Mais son fonctionnement est difficile à traduire en règles simples, ce qui se comprend assez bien : l'essentiel étant constitué de cellules nerveuses très nombreuses (plus de 5 millions de neurones) qui peuvent réagir différemment selon les sujets. En effet certains sujets - pour des raisons de sexe ou de pathologie - possèdent des seuils extrêmement faibles. En effet, également, intervient la variabilité des flux hormonaux, plus ou moins spécifiques à chaque instant, qui jouent un rôle essentiel. Sur le plan général on compte plus de 4000 odeurs, mais chacun n'en peut reconnaître qu'un nombre limité.

La mesure des sensations olfactives
Il est bien évident que - pour traduire les données physiologiques en chiffres utilisables dans nos applications - il est d'abord essentiel de tenter de parvenir à mesurer les sensations olfactives sous une forme ou sous une autre. On est ainsi amené à tenter de mesurer, pour chaque odeur, avec un olfactomètre adéquat, les caractéristiques suivantes :
. le seuil de détection,
. l'intensité,
. la «qualité» (souvent plusieurs composantes). Le schéma suivant fournit la présentation la plus fréquente, basée sur l'odeur de référence, celle du butanol (échelles logarithmiques).



On constate qu'on y définit trois niveaux : seuil, neutre, désagréable. Dans ce type d'olfactimétrie la droite (pour toute matière) - en fonction du logarithme de concentration de la matière en cause - fournit la concentration de butanol équivalente pour la sensation observée.

D'autres modes d'expression
Vous trouverez à la fiche suivante (nE24.3) deux autres présentations :
. l'une est une table des seuils de contaminants courants,
. l'autre est une autre définition (plus subjective) de l'intensité des odeurs.

D'une manière générale, lorsqu'on veut quantifier cette intensité d'odeur (S), on utilise la loi suivante (dite parfois loi de Steven) en fonction de la concentration C : S = k Cn, n étant un exposant (inférieur à 1) variant avec la matière en cause - ce qui rend la loi assez malcommode en dehors du fait qu'elle exprime mieux les phénomènes si l'on utilise les grandeurs logarithmiques.

Autres données
Vous trouverez au paragraphe 3.4 :
. une présentation sommaire des principales sources d'odeurs,
. des indications (assez qualitatives) sur les paramètres affectant les odeurs.



3.3 EXEMPLES D'ODEURS CARACTÉRISTIQUES

Les seuils

Il existe, pour différents gaz, des données relativement constantes pour chacun. Ce qui conduit, par exemple, à établir la table suivante (ci-dessous) des seuils d'olfaction [mg/m3] pour de nombreux gaz. Certains gaz ne figurent pas dans cette table (ex. monoxyde ou dioxyde de carbone, mercure, etc.) étant classés «non odorants».



Les intensités
Pour classer les intensités des odeurs on recourt généralement aux définitions suivantes permettant de distinguer 8 niveaux d'intensité. D'autres échelles existent, mais sont en général très voisines.





3.4 OLFS ET DÉCIPOLS

Grandeurs et unités

La théorie correspondante a été développée par O. Fanger. Bien que cette théorie soit souvent présentée comme valable pour l'évaluation des odeurs elle s'avère être en forte contradiction avec nos connaissances en matière d'odorat. En fait la plupart des utilisateurs de la théorie l'ont appliquée à la ventilation générale (hors odeur spécifique). Dans ce cas la théorie repose schématiquement sur les démarches suivantes (associées en fait à un grand nombre de formules mathématiques).

1. On utilise d'abord, comme unité de pollution olfactive de l'air, l'olf. Cette unité correspond - en ventilation générale - à la charge crée par un adulte type assis, mais n'est pas réellement quantifiée dans la théorie.

2. On mesure par ailleurs le degré de pollution (ressentie) de l'air en décipols.

3. Il est alors possible de calculer, dans un local donné, la qualité de l'air en décipol en fonction : - du débit d'air neuf, - et de la charge en olf.

4. On utilise ensuite une courbe, présentée comme générale, traduisant le pourcentage d'insatisfaits de le ventilation en fonction du niveau en décipols, l'intérêt de cette procédure étant ainsi de permettre de quantifier la qualité de l'air intérieur.

Les applications pratiques
La méthode a permis - il y a un certain temps, de proposer une norme européenne de ventilation générale dont les recommandations se sont révélées si sévères que la norme a été rejetée. De ce fait la méthode que nous venons de décrire a surtout servi, jusqu'ici, à des études assez académiques. Aboutissant par exemple aux recommandations suivantes, assez difficilement exploitables (charge de 1 olf) :
- qualité élevée de l'air intérieur : débit d'air neuf de 10 [l/s] = 36 [m³/h],
- qualité «standard» de l'air intérieur : débit d'air neuf de 7 [l/s] = 25,2 [m³/h],
- qualité minimale de l'air intérieur : débit d'aie neuf de 4 [l/s] = 14,4 [m³/h].

A comparer avec la valeur de 18 [m³/h] pour les mêmes conditions dans la réglementation française actuelle.

Roger CADIERGUES – Ancien directeur général du COSTIC
Polytechnicien de formation, et consultant international, Roger Cadiergues présente un parcours incomparable dans le génie climatique (vocable dont il est l'inventeur) par les responsabilités tenues et des avancées tant techniques qu'informatiques qui lui sont dûes. Auteur de nombreux ouvrages, il anime entre autre la lettre hebdo d'XPAIR www.xpair.com

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Chroniques réglementation de R.Cadiergues

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