Le renouvellement de l'air des volumes intérieurs est un problème important dans le domaine de l'architecture et de la conception des habitacles. Ses enjeux concernent le confort la santé, mais aussi les économies d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...).
La ventilation peut être passive ou mécaniquement assistée
Il est nécessaire de renouveler l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) intérieur d'une pièce habitée, d'un habitacle de véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...), d'un élevage, d'une serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production...).. , tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) d'abord parce que la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet...) animale (ou végétale, la nuit) y diminue la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) disponible, augmente la quantité de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) carbonique et d'humidité ; Ce renouvellement est particulièrement important dans les enceintes totalement fermées (station spatiale, véhicule spatial (On entend par véhicule spatial ou astronef ou spationef, un véhicule permettant de se...), sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de...), certains avions, etc.).
Une étude estime qu'un manque d'apport d'air frais, peut diminuer le rendement de près de 15% des personnels dans les bureaux.
En théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...), on estime que l'air d'une maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille,...) ancienne se renouvelle en ½ h, que celui d'une maison moderne non isolée se renouvelle en 1 h, 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. Une étude récente[2] a porté sur la ventilation de 567 logements jugés représentatifs des 24 millions de résidences principales du pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) a été étudiée. 50 % de ces logements dataient d’avant 1967, avant 1969 et 1982, dates des 1ères 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 il s’est avéré 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 (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été...) étudié) avaient la même efficacité dans 56% des logements étudiés, en particulier ceux construits de 1969 à 1982, qui présentaient un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...) total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) minimal 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 similaire pour tous les système de ventilation sur l’ensemble du parc étudié (VMC ou sans aucun dispositif).
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 généré 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 (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le...) et humidité.
Ces problèmes ont souvent été exacerbés par l'isolation croissante des logements et par le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) croissant que nous passons dans les locaux et les habitacles de véhicules :
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 (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) et l'habitat s'il est mal isolé, ce qui force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) le climatiseur à fonctionner en entretenant un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...) vicieux), notamment dans les quartiers urbains denses ou les cours fermées. La climatisation contribue au phénomène d'îlot de chaleur urbain
Dans les pays ou 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 (L'heure est une unité de mesure :). S'il n'y a pas de circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) d'air spontanée, il faut avoir recours à une ventilation mécanique contrôlée (VMC).
Le principal problème consiste à concilier isolation et renouvellement d'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 (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) l'air tout en arrêtant les sons.
Pour le problème thermique, il existe plusieurs solutions :
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 (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) dépendant beaucoup du taux d'humidité et du CO2. On sait qu'un fort taux de CO2 diminue la vigilance (Son attention prend un aspect d'intensité pour solliciter l'ensemble de ses capacités de...) et le rendement du personnel jusqu'à 15%.
Le feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation...) est alimenté par 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 (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de...) de l'air, et notamment :
Par ailleurs, certains accidents industriels peuvent provoquer des émanations de gaz toxiques (fuite, explosion, accident de la route (Un accident de la route (ou accident sur la voie publique - AVP) est un choc qui a lieu sur le...) ou catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la...) 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 (Le réflexe d'une façon générale fait intervenir des propriétés intégratrices d'un centre...) 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).
Le problème de renouvellement de l'air se pose aussi pour les automobiles. En effet, le véhicule est dans le flux de la circulation exposé à la pollution des véhicules le précédant, et les matières plastiques sont de plus en plus utilisées par les constructeurs (avec une odeur caractéristiques de " neuf ", incluant des polluants organiques volatils, en particulier lorsque la voiture chauffe au soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Par ailleurs, les entrées d'air se situent en général sur le capot, à la base du pare-brise (Un pare-brise est une vitre située à l'avant d'un véhicule qui permet de protéger les passagers...). Elles permettant à un air très pollué par les gaz d'échappement des véhicules précédents de pénétrer dans l'habitacle, en particulier dans les tunnels, voies en tranchées et rues très circulantes et peu aérées. (voir disvution).
Une étude[3] récente a montré que la pollution de l'air mesurée en bord de route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...) ne reflète pas ce qui est respiré à l’intérieur des habitacles (de plus pour éviter les dégradations les capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) sont parfois placés à plus de 2 m de hauteur et en recul par rapport aux grands axes). L'étude a mesuré la pollution intérieure (La notion de pollution intérieure désigne les formes de pollution touchant les milieux...) de l’habitacle d’un véhicule équipé d’appareils de mesure en continu des polluants de l’air intérieur (particules, NO,NO2,SO2,ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...), etc.). Au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) et à mesure, l’environnement du véhicule et son trajet et sa vitesse (On distingue :) étaient mesurés avec l’aide notamment d’un GPS et d’une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) fixée à l’avant. La première partie de l'étude a porté sur 2 parcours différents : 72 km en agglomération (Une agglomération est un ensemble urbain qui repose sur la continuité du bâti....) rouennaise et 400 km en agglomération parisienne (soit 5000 km au total). A titre de comparaison, la pollution de proximité a aussi été mesurée (en bordure de route) et la pollution de fond (en ville) enregistrée à Rouen.
Résultats :
L'auteur recommande de ne pas activer la ventilation dans un tunnel ou quand on sent l'odeur des échappements dans l’habitacle mais avant d'être dans cette situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) et conclue que les études épidémiologiques d’exposition aux polluants automobiles devraient maintenant aussi tenir compte du temps passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) en voiture.
Les concentrations de particules de 300 µg/m2 et des concentrations de NO2 de 2000 µg suffisent à provoquer une ischémie myocardique à l’effort (ou " angine de poitrine ") chez les insuffisants cardiaque[4].Or ces taux sont susceptible d'être atteints dans un habitacle de voiture. Des aménagements de voirie (La voirie désigne à la fois :) peuvent favoriser la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un...) des polluants pour éviter l’effet " canyon " (en sachant que c’est aussi disperser la pollution plus loin) et exposer un plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de gens à de faibles doses.
Les conducteurs de tracteurs et engins agricoles sont exposés à des poussières quand il fait chaud et sec, à des germes (virus, bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...).. champignons lors des épandages de lisiers et fumiers) et parfois à leur propre fumée de diesel ou à celle d'un autre engin agricole, et aussi à des pesticides (lors des épandages) ou résidus ou métabolites de pesticides toxiques. Les tracteurs modernes sont pour cette raison équipés d'une climatisation avec filtration (La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les...) de l'air plus ou moins efficace (il faut un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) à charbon activé (Le charbon actif ou charbon activé ou encore charbon végétal activé est une...) régulièrement changé pour épurer l'air des pesticides qu'il véhicule).