Quels sont les facteurs qui influencent la qualité de l’air intérieur ?

La qualité de l’air intérieur ou en acronyme la QAI va dépendre de plusieurs facteurs. Au sein d’un espace donné la composition de l’air et sa perception par les occupants va être influencée par les sources internes et externes de pollution, le taux de renouvellement de l’air et également le confort thermique.

Les sources internes de pollution

Les sources internes de pollution correspondent à des sources provenant de l’intérieur d’une pièce, d’un bâtiment ou de tout espace clos. Nous pouvons citer comme sources les activités des occupants, et parfois même les occupants eux mêmes avec l’utilisation de produits cosmétiques. Les systèmes CVC Chauffage, Ventilation et Climatisation ont eux aussi un rôle important sur les variations de la qualité de l’air intérieur QAI. Enfin, les matériaux et produits de construction et de décoration sont une source non négligeable en polluants intérieurs surtout lors de leur application.

Les expositions à ces sources peuvent être aussi bien continues sur de longues périodes ou de très courte durée de manière périodiques. Par exemple, l’application d’un vernis sur une poutre en bois dans une salle de classe va exposer les occupants à un relargage en Composés Organiques Volatils COV pendant plusieurs mois et cela de manière continue. A l’inverse, le nettoyage quotidien de la salle de classe avec des produits d’entretien va émettre aussi des Composés Organiques Volatils COV mais sur une durée de moins de 15min.

Sans rentrer trop dans le détail, il est aussi important de comprendre les notions de polluants primaires et secondaires. Un polluant primaire est un polluant émis directement par la source (les COV émis par le vernis appliqué sur la poutre par exemple). Un polluant secondaire résulte d’une réaction chimique entre le polluant primaire vu précédemment avec un autre polluant ou composé pour ensuite former un nouveau polluant, appelé secondaire.

En conclusion, les sources internes de pollution sont multiples tout en étant facilement identifiables et mesurables. Elles peuvent présenter des émissions dans l’air de courte durée ou de très longue durée. Enfin la réactivité de certains polluants de l’air fait qu’il y a de nombreuses réactions chimiques qui se font dans l’air pour former sans cesse d’autres composés polluants ou non.

L’air extérieur est-il plus pollué que l’air intérieur ?

Bien que chaque bâtiment et situation géographique soient différentes, de manière générale l’air intérieur est 5 à 10 fois plus pollué que l’air extérieur. Cela s’explique par le fait qu’à l’extérieur ou autrement dit en air ambiant, les polluants se diluent plus rapidement dans l’atmosphère à l’inverse d’un espace clos.

Toutefois, les échanges d’air entre l’intérieur et l’extérieur font que les polluants de l’air extérieur vont influencer la qualité de l’air intérieur. Les sources d’émissions peuvent être locales mais également résulter du transport des polluants sur de longues distances selon les conditions météorologiques. De plus, dans l’air extérieur la notion de polluants secondaires vu précédemment est très importante avec des réactions chimiques qui se font quasiment en continue.

Les principales sources de pollution de l’air extérieur dues à l’activité humaine, soit des sources anthropiques, sont les industries, le trafic routier, aérien ou maritime, l’agriculture, les installations de chauffage urbain ou domestiques ou encore l’incinération des déchets. A cela, va s’ajouter des sources de pollution naturelles comme les polluants émis par les volcans, les océans, les feux de forêts ou la végétation.

Nous pouvons citer comme polluants par exemple les oxydes d’Azote (NO2, NO) provenant du trafic automobile, le dioxyde de Soufre SO2 provenant des industries de production d’électricité ou de raffinage de pétrole, les aérosols et poussières (PM10, PM2.5, PM1…) provenant de l’industrie, du transport et aussi du chauffage.

Le confort thermique : ni trop chaud ni trop froid

La perception et le ressenti d’une bonne ou d’une mauvaise qualité de l’air intérieur passe aussi par le confort thermique dans un espace donné. Le confort thermique concerne directement les occupants avec un besoin d’équilibre entre plusieurs facteurs comme la température, l’humidité relative, la vitesse de l’air…

L’ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air conditionning Engineers propose une norme définissant une zone de confort basée sur 5 variables :

• La température de l’air ambiant et la température des parois : la température ressentie par les occupants dépend de l’air ambiant et de la température radiante par les parois. Avec ces 2 notions il est possible de définir une température dite de confort qui va varier en fonction de nombreux paramètres.
• L’humidité relative : une humidité relative comprise entre 40 et 60% est considérée comme optimale. Sur une plage d’humidité relative allant de 30% à 70% il est très difficile pour l’humain de percevoir le taux d’humidité.
• Le métabolisme des occupants : le corps humain est une source de chaleur dont l’intensité va varier en fonction de l’activité ou de la densité d’occupation dans un espace clos.
• Le degré d’isolement des vêtements : les vêtements isolent la chaleur entre la peau et l’air ambiant. En fonction du type de vêtement porté le degré d’isolement va être plus ou moins élevé.
• La vitesse de l’air : la vitesse de l’air influe le confort thermique avec une action sur les échanges de chaleur. Il est recommandé de ne pas dépasser 0,2 mètres par seconde m/s.

A noter : le confort thermique est très complexe à appréhender car au delà des facteurs mesurables vu précédemment, il y a une dimension psychologique et sociale à prendre en compte. Il y aura toujours un collaborateur qui aura trop chaud ou trop froid. Il est quasiment impossible de satisfaire tout le monde d’autant plus plus que la perception de la température varie en fonction de l'âge, du sexe, de la santé ou des activités effectuées par chacun.

Le renouvellement de l’air avec le taux de Dioxyde de Carbone CO2

Le renouvellement de l’air intérieur permet d’évacuer les polluants, les odeurs, la vapeur d’eau et le CO2 émis par la respiration des occupants. Le renouvellent de l’air est directement corrélé à la notion de confinement de l’air dans un espace clos. Celui-ci fait se rapporte à deux notions :

• L'espace disponible à l’intérieur d’une pièce (spaciosité ou exiguïté) au regard de son occupation ;
• Le renouvellement de l’air (ou l’aération) de cette pièce.

Le renouvellement de l’air intérieur avec l’aération et la ventilation est primordial pour le confort et la santé des occupants. Un espace avec un bon renouvellement d’air et au taux d’occupation adéquat aura un confinement de l’air faible et donc un faible risque d’accumulation du CO2 et d’autres polluants.

Une concentration élevée de CO2 influe directement sur le métabolisme. Un taux élevé en CO2 agit négativement sur la concentration et la productivité, peut engendrer un mal-être, une impression d'air vicié et surtout des maux de tête.

Pour des concentrations extrêmes en CO2 dans des espaces très spécifiques comme les caves ou grottes, les effets sur la santé sont plus graves. A partir de 4% de CO2 dans l’air, la fréquence respiratoire s’accélère, à 10%, peuvent apparaître des troubles visuels, des tremblements et des sueurs. À 15%, c’est la perte de connaissance brutale et à 25 %, un arrêt respiratoire entraîne le décès.

Quelques chiffres :

• 400 ppm environ : Il s’agit de la valeur minimale dans l’air. Si vous avez un capteur indiquant 200 ppm, cela ne signifie pas que vous avez un excellent renouvellement d’air, cela signifie que votre capteur est complètement dérivé.
• 1 000 ppm : valeur limite recommandé par l’Organisation Mondiale de la Santé OMS
• 800 ppm : valeur de recommandation du Haut Conseil de la Santé Publique HCSP
• 2 000 ppm : valeur à partir de laquelle de la fatigue, de la somnolence et des maux de tête peuvent être ressenti.

Dans des espaces clos avec une forte densité d’occupation comme les salles de classes il est très courant de dépasser les valeurs recommandées de 800 ppm ou 1 000 ppm. Cela est même logique aux vues de la densité d’occupation et de la spaciosité. Il convient alors de s’intéresser aux durées d’expositions plutôt qu’aux simples dépassements de seuils.

Quoi de mieux qu’une évolution concrète et visuelle pour visualiser comment le CO2 varie lors d’une journée. ce cas se déroule dans une salle de classe sans ventilation mécanique contrôlée.

A l’extérieur où le confinement est nul, le niveau en CO2 est à 400 ppm (partie par million), ici nous pouvons voir que ce niveau varie constamment au cours de la journée en fonction de la présence des enfants. 9h : début des cours, 10h30 : récréation, 12h : pause du midi, 13h30 : reprise des cours, 15h30 récréation et enfin 16h30 fin des cours.

En conclusion, la qualité de l’air intérieur et sa perception sont influencées par plusieurs facteurs que nous avons vu comme les sources intérieures par les activités des occupants et les matériaux et produits de construction / décoration, le confort thermique faisant appel parfois à des notions complexes de ressenti personnel propre à chacun et enfin l’air extérieur qui peut se diffuser à l’intérieur des bâtiment.

‍

Crédit photo : theme photos Cl