Introduction
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.
La ventilation peut être passive ou mécaniquement assistée
Pourquoi aérer
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.).
- La présence d'humains ou d'animaux voire de certaines plantes génère des odeurs qui peuvent être désagréables (sueur, flatulences, etc.) ; d'autant plus que la promiscuité et la température sont élevées.
- L'activité humaine génère aussi de l'humidité (expiration, transpiration générant de la condensation sur les parois froides, condensations qui favorisent les moisissures );
- L'air intérieur se charge rapidement de particules, gaz et microbes (éventuellement pathogènes ; Cf. flore bactérienne ou fongique), virus, etc. notamment dans certains endroits (toilettes, cuisines, salle de bain, locaux poubelle, etc.) ;
- Certaines activités humaines génèrent des gaz ou des odeurs (cuisine, cheminées).
L'« Institut de la Terre » (Earth Institute) de L'université de Columbia estime qu'environ 1.5 million de personnes meurent chaque année dans le monde parce qu'elles sont exposées aux fumées, gaz et goudrons de foyer non fermé pour le chauffage ou la cuisine dans l'intérieur de leur logement (maison, hutte, tente, bidonville..)
- Les produits d'entretien, désinfectants ou produits divers utilisés pour la rénovation ou le travail peuvent être sources d'émanations gênantes à toxiques.
- Certaines activités génèrent des émanations dangereuses (risque toxique, corrosif, microbien ou d'explosion, avec dans le pire des cas Embrasement généralisé éclair ..) ;
- Les aménagements et matériaux modernes, notamment les colles de matières plastiques (moquettes, certains sols plastiques ou de linoléum, divers objets en plastique ou outils électroménagers, émettent des produits organiques volatils (POV), qui à long terme peuvent être toxiques (notamment cancérigènes ou reprotoxiques) ;
- Du radon peut s'accumuler dans les lieux fermés particulièrement dans les sous-sols et demi sous-sols d'où le radon s'infiltre dans les locaux occupés.
- La prolifération d'acariens peut générer des allergies chez les personnes allergiques (par contact avec leurs excréments).
Solution
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).
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 l'air tout en arrêtant les sons.
Pour le problème thermique, il existe plusieurs solutions :
- Le « puits canadien » (ou « puits provençal ») prélève l'air entrant à l'extérieur en le faisant passer dans un long tuyau situé sous terre jouant le rôle d'échangeur thermique passif (comme la température sous quelques dizaines de centimètres sous terre est 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 CO, le confort à une température donnée dépendant beaucoup du taux d'humidité et du CO. On sait qu'un fort taux de CO diminue la vigilance et le rendement du personnel jusqu'à 15%.