Confort respiratoire

S’informer, consulter des documents (notamment celui-ci), identifier les éléments qui influencent le confort dans un local.

1.    L’air… indispensable à la vie

Lorsque nous respirons, nous consommons l’oxygène (O2) qui est contenu dans l’air … Or nous avons besoin d’oxygène pour vivre !

Dans une salle de cours par exemple, l’air doit être de qualité. Pour garantir la santé des occupants et la salubrité des lieux.

• Santé : nous passons 90% de notre temps dans un espace clos et nous y respirons de l’air intérieur bien souvent plus pollué que l’air extérieur.
   
  
• Salubrité : en respirant, nous rejetons de la vapeur d’eau qui peut s’accumuler dans le local si l’air n’est renouvelé en suffisance ; un excès d’humidité peut générer de la condensation sur les parois, source de moisissures et de dégradations.
   
  

De plus, en respirant, nous rejetons aussi du gaz carbonique (CO2) qui peut également s’accumuler dans le local si celui-ci n’est pas bien ventilé ; un excès de CO2 provoque de la fatigue, des maux de tête, de la somnolence et même le sommeil. Comment pourrait-on être attentif et apprendre dans un tel local ?

A titre indicatif, une personne rejette environ :

• 50 gr d’eau par heure, cela correspond à quelque 1.250 gr/h pour une classe de 25 élèves ;
• 18 litres de CO2 par heure.

2.    Les risques sur la santé

Si nous occupons un local confiné, dans lequel l’air est peu ou pas renouvelé, nous nous exposons à différents risques.

• Maladies : certains germes pathogènes (bactéries et virus) peuvent se propager dans l’air, d’autant plus facilement si l’air est enfermé et brassé dans le local ; pour la grippe par exemple, il y a un vrai risque de contamination.
• Allergies : certains pollens de fleurs et de spores de champignons peuvent provoquer des réactions allergiques, des irritations et même de l’asthme.
• Irritations : les poussières en suspension dans l’air peuvent provoquer des irritations des yeux et des voies respiratoires.

Les composés organiques volatiles (COV) peuvent également provoquer des allergies et des irritations. Ils sont présents dans certains matériaux et produits utilisés dans le bâtiment et le mobilier (colles, vernis, peintures…). Etant volatiles, une partie de ces composés se mélange à l’air intérieur des espaces de vie. C’est notamment le cas du formaldéhyde, gaz nuisible pour la santé, contenu dans les colles utilisées pour la fabrication de certains panneaux d’aggloméré.

3.    Les odeurs

La respiration est à la source de l’odorat… et des émotions liées à ce sens !

Certaines odeurs sont désagréables. Elles peuvent être sources d’inconfort.

4.    Mesurer la qualité de l’air

Deux indicateurs, faciles à mesurer, permettent d’évaluer la qualité de l’air d’un local :

• le taux d’humidité ;
• la teneur de CO2.

Le taux d’humidité se mesure avec un hygromètre. Celui-ci fourni l’humidité relative au sein du local (en %). Une humidité relative de 50% par exemple, indique que la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air est égale à 50% de la quantité maximale que peut contenir cet air à la même température. Dans un hammam, l’air est saturé d’eau, l’humidité relative y est de 100%.

La vapeur d’eau n’est pas un polluant en soi. Cependant, plus l’air est sec, plus les voies respiratoires sont irritées ; plus l’air est humide, plus les moisissures et acariens sont favorisés.

Il est recommandé de maintenir une humidité relative entre 35 et 65%.

La teneur (ou concentration) de gaz carbonique (CO2) se mesure avec un appareil qui est simplement appelé un mesureur de CO2. L’unité de mesure est le ppm (partie par million).

1 ppm de CO2 correspond à un volume de CO2 égal à 1 millionième du volume d’air : 1 ppm = 0,000001 = 0,0001 %.

La teneur de CO2 de l’air extérieur est d’environ 400 ppm.

Le CO2 n’est pas dangereux pour la santé tant que sa teneur dans l’air ne dépasse pas 5.000 à 6.000 ppm.

Toutes les normes internationales recommandent de ne pas dépasser la teneur de CO2 de 1.500 ppm.

En sortant de nos poumons, la teneur en CO2 de l’air expiré est de 40.000 ppm. Heureusement, il se dilue dans ’ambiance, comme tous les gaz.

Au repos, nous consommons environ 0,5 m³ d’air par heure pour respirer. Selon le type d’activité, cette quantité peut atteindre 5 m³ par heure. Pour obtenir un niveau suffisant de qualité de l’air, la ventilation d’un local doit amener au minimum 20 m³ par heure d’air « neuf » par personne (et évacuer la même quantité d’air « vicié »). Ainsi, pour une classe de 25 élèves, cela correspond à un débit de 500 m³/h. Si le volume du local est 6 x 8 x 3,5 = 168 m³, l’air doit donc être entièrement renouvelé 3 fois par heure.

5.    L’inconfort respiratoire dans la salle de cours

• Odeur désagréable (transpiration, « renfermé », solvant…).
• Humidité excessive (condensation sur les vitrages, moisissures…).
• Air trop sec (irritation des muqueuses, des yeux…).
• Poussières.
• Ambiance « lourde » (somnolence, maux de tête..).
• …

6.    Améliorer le confort respiratoire

Avant toute chose, supprimer les sources d’inconfort dans le local, par exemple :

• décaper et nettoyer les surfaces pour enlever les éventuelles moisissures et poussières ;
• résoudre les problèmes d’humidité excessive dus à des infiltrations d’eau ;
• évacuer les éléments générant de mauvaises odeurs…

S’il existe un système de ventilation mécanique :

• fonctionne-t-il correctement ?
• par où se font l’entrée et la sortie de l’air ?
• les bouches de ventilation sont-elles ouvertes, fermées, propres, sales, obstruées… ?
• le débit de ventilation est-il suffisant ?
• …

Remarque importante : pour assurer une ventilation efficace d’un local, il faut amener de l’air neuf venant de l’extérieur et évacuer l’air vicié vers l’extérieur ; l’entrée et la sortie de l’air doivent se faire via des chemins différents.

En l’absence d’un système de ventilation mécanique, il se peut qu’il existe des grilles de ventilation naturelle :

• y-a-il des grilles différentes pour l’entrée d’air neuf et la sortie d’air vicié ?
• sont-elles utilisées ?
• sont-elles ouvertes, fermées, propres, sales, endommagées, obstruées… ?
• sont-elles sources de désagréments, entrée d’air froid ou de bruit par exemple ?
• comment les utiliser à bon escient ?
• faut-il les fermer ou les ouvrir pendant la nuit, le week-end et les congés ?

Comment ventiler le local en l’absence de système et de grilles de ventilation ?

Voici quelques solutions aisées à mettre en œuvre :

• ouvrir les fenêtres durant la récréation et la pause de midi pour assurer une ventilation intensive du local (durant 5 min maximum) ;
• réaliser cette ventilation intensive dès que l’on s’approche de la teneur limite en CO2 de 1.500 ppm, certains mesureur de CO2 sont équipés d’une alarme qui s’enclenche lorsque cette limite est atteinte ;
• maintenir une ventilation modérée mais permanente via l’ouverture partielle d’une fenêtre et de la porte du local ;
• …

7.    Qualité de l’air et confort thermique

Ventiler en hiver, c’est dans la plupart des écoles, amener de l’air extérieur froid dans le local et évacuer de l’air vicié chaud. Ainsi, la ventilation refroidie le local. Conséquence : la consommation d’énergie pour le chauffage du local augmente, cela dans le but de maintenir un niveau de confort thermique suffisant pour ses occupants.

Comment faire pour concilier qualité de l’air, confort thermique et économie d’énergie ?

Il existe une solution efficace : la ventilation mécanique double flux avec récupération de la chaleur contenue dans l’air qui sort pour préchauffer l’air qui entre.

Un tel système est installé à l’école passive du Biéreau à Louvain-la-Neuve. L’air qui entre est préchauffé une première fois en passant dans le sol (puit canadien) puis une deuxième fois dans l’échangeur (récupérateur de chaleur) avec l’air chaud qui sort du bâtiment.

Cependant, ce système est couteux et n’est pas facile à installer dans le cadre de la rénovation d’une école.

Quelle est la solution si l’école n’a pas de système de ventilation mécanique ?

En pratique, pour réaliser la ventilation naturelle d’une salle de cours, il faut créer un balayage maximal dans le temps le plus bref :

• ouvrir les fenêtres 3 à 5 minutes toutes les heures ;
• en même temps, ouvrir la porte ;
• et aussi une fenêtre dans le couloir ou la fenêtre du local d’en face.

L’objectif est de créer un puissant courant d’air sur une courte durée afin de remplacer tout l’air sans trop refroidir les parois. Dès que le courant d’air est interrompu, la chaleur des parois réchauffe rapidement l’air neuf introduit dans la salle de cours.

Observer, mesurer, analyser la situation, repérer les anomalies et les hiérarchiser, cerner le problème à résoudre.

• Y-a-t-il des odeurs désagréables, d’où viennent-elles ?
• L’air est-il trop sec, trop humide ?
• L’ambiance est-elle « lourde » (teneur excessive de CO2) ?
• L’air est-il pollué (poussières, solvants…) ?
• Comment se fait la ventilation du local ?
• Existe-t-il des ouvertures pour l’entrée et la sortie de l’air ?

Indiquer les observations et mesures sur un schéma du local.

Il est possible de faire des tests pour mesurer le moment où l’inconfort est ressenti et aussi pour évaluer l’impact d’une mesure : quid si porte ouverte, quid si fenêtre ouverte en oscillo-battant, quid si fenêtre ouverte dans le couloir… ?

Lister les mesures à réaliser, effectuer les mesures, indiquer les résultats sur un schéma du local, choisir un code pour les distinguer (résultat satisfaisant-insatisfaisant, normal-anormal…), analyser ces résultats, tirer une conclusion.

Le taux d’humidité se mesure avec un hygromètre. L’unité est le pourcent (%). Hygromètre et thermomètre font souvent partie d’un même instrument de mesure.

Le taux d’humidité, l’humidité relative… c’est quoi ?

Un air humide est un mélange d’air et de vapeur d’eau. Comme l’air, la vapeur d’eau est invisible. Dans certaines conditions, la vapeur d’eau se condense ; elle passe à l’était liquide et forme de fines gouttelettes d’eau qui deviennent visibles. C’est le cas lors de la formation du brouillard : l’air est brutalement fort refroidi et la vapeur d’eau passe de l’état vapeur à l’état liquide. Si le soleil apparaît, l’air s’échauffe, l’eau se revaporise et redevient invisible.

La quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air, appelée humidité absolue, se mesure en grammes d’eau par m³ d’air sec (g/m³).

Pour une certaine température, la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air peut varier. Mais il existe une quantité maximale. Lorsque celle-ci est atteinte, l’air est dans un état de saturation. Toute quantité de vapeur d’eau supplémentaire se condense immédiatement. Exemple : à 22°C, l’air peut contenir au maximum quelque 20 g/m³ d’eau sous forme de vapeur.

Le taux d’humidité ou humidité relative indique, en %, l’état d’humidité de l’air par rapport à son état de saturation : la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air (en g/m³) est divisée par la quantité de vapeur d’eau de saturation (aussi en g/m³) pour la même température, le résultat est multiplié par 100 afin d’obtenir des %.

Exemple : si l’air d’un local contient 10 g/m³ de vapeur d’eau à 22°C, cela correspond à une humidité relative de (10 g/m³ / 20 g/m³) x 100 = 50%.

Présenter le problème, formuler des hypothèses de résolution, comparer différentes solutions (efficacité, facilité de réalisation…), choisir la solution la plus adéquate.

Pour inviter un professionnel : contacter le Cifful de l’Université de Liège

cifful@ulg.ac.be
04 3662268

Réaliser un dessin (à main levée) pour formaliser la solution, identifier les étapes de réalisation, lister et obtenir les outils, les matériaux et accessoires nécessaires, effectuer les opérations nécessaires, veiller à la sécurité et à l’hygiène durant la réalisation.

• Acquérir un afficheur de taux de CO2 et/ou un afficheur de taux d’humidité.
• Mettre en place une charge – ventilation à tour de rôle parmi les élèves :
  o    pour ouvrir les fenêtres lorsque nécessaires durant les pauses, récréations ou inter-cours ;
  o    pour fermer les grilles de ventilation éventuelles, la nuit et le w-e.
• Intégrer une grille dans la porte de la classe (avec absorbeur acoustique ?).
• Vérifier l’existence et le fonctionnement de l’extracteur mécanique d’air dans les sanitaires.
• Vérifier si l’air extrait des sanitaires provient bien des classes (… et non du couloir adjacent… auquel cas, une porte de couloir vers la cage d’escalier doit peut-être rester fermée ?).
• Ouvrir une fenêtre en oscillo-battant en permanence si forte densité d’occupation dans la classe, éventuellement derrière un rideau si inconfort trop important pour les élèves proches de la fenêtre.
• Analyser les locaux spéciaux en cherchant à apporter l’air où l’on vit (salle de sports, réfectoire…) et extraire l’air où l’odeur se produit (vestiaires, cuisine, sanitaires)…
• Penser que les vents dominants viennent du sud-ouest et que l’air entrera par une grille au sud-ouest mais sortira de la grille placée dans la façade nord-est.
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