Qualité de l'air & Ventilation mécanique

La ventilation mécanique permet la maîtrise de la qualité de l’air introduit dans les locaux et la maîtrise du taux de renouvellement de l’air. Dans les versions les plus abouties, elle comprend la possibilité d’un recyclage de l’air et la récupération des calories de l’air repris.



Prise d’air extérieur

Elle assure l’introduction d’air neuf à l’intérieur du bâtiment. Une attention particulière doit être portée à sa localisation pour limiter au maximum l’introduction de polluants extérieurs.

Il est recommandé de localiser la prise d’air extérieur en hauteur et loin de toute source rejetant de l’air vicié (rejets de VMC ou tours aéro-réfrigérantes par exemple). Le RSDT précise que la prise d’air extérieur doit être éloignée de plus de 8m de toute source polluante.

Filtration

La filtration a pour objectif d’arrêter les particules inertes et viables, limitant ainsi l’exposition des occupants aux polluants mais aussi l’encrassement de l’équipement.

L’efficacité d’un filtre est liée à quatre effets : tamisage, inertie, interception et diffusion. Ces notions sont explicitées dans le Tableau XI.

Mode d’action	Description
Tamisage	Les particules d’un diamètre supérieur à la distance entre deux fibres du média ne peuvent pas passer. Ce mécanisme permet d’arrêter les grosses particules.
Inertie	Les particules supérieures à 1µm ont une force d’inertie trop grande pour pouvoir suivre le courant d’air lorsqu’il contourne une fibre du média. Les particules continuent alors sur une course linéaire entraînant l’adhésion sur la fibre. Ce mécanisme est proportionnel à la vitesse de l’air, au diamètre particulaire et au diamètre de la fibre.
Interception	Les particules petites et légères accompagnant le courant d’air sont interceptées par une fibre si cette particule passe à une distance inférieure au rayon de la particule. Ce mécanisme est proportionnel à la taille de la particule et de la distance entre les fibres.
Diffusion	Les particules très petites (diamètre inférieur à 1µm) possèdent un mouvement vibratoire dû au mouvement brownien des molécules de l’air. Si elles entrent en contact avec une fibre, elles se fixent sur celle-ci.
Tableau XI : Mode d’action des filtres mécaniques de l’air Crédit image : Camfil

Les particules de moins de 1µm représentent la majorité de la pollution particulaire de l’air atmosphérique. Pour capturer ces petites particules, les effets d’interception et de diffusion doivent être privilégiés, ce qui nécessite de réduire la vitesse de l’air dans les filtres et donc d’augmenter leur surface.

L’efficacité des filtres fait l’objet d’un classement au moyen des méthodologies présentées dans les normes NF EN 779:2002 et NF EN 1822:2009. Les classes de filtration seront détaillées dans un chapitre ultérieur. Pour information, les filtres sont classés en trois désignations G, F et H selon leur efficacité (G pour les moins efficaces, H pour les plus efficaces).

En fonction de la qualité d’air souhaitée, des prescriptions en termes d’efficacité de filtration sont spécifiées par les textes réglementaires et les normes. Ces prescriptions sont synthétisées dans le Tableau XII.

Type	Code du Travail	RSDT	NF S90351	NF EN 13779
Air neuf	G4	G4
Air recyclé	F5	G4	F5	F5
CTA : entrée	Ø		F6	F5 à F7
CTA : sortie	Ø	Ø	F7	F7 à F9
Environnement maîtrisé	Ø	Ø	H13	Ø
Tableau XII : Recommandations en termes d’efficacité minimale des filtres

Humidification

Les humidificateurs permettent d’augmenter l’humidité relative de l’air ambiant. Il existe 3 types d’humidificateurs sur le marché :

• les systèmes à pulvérisation d’eau dans lesquels un aérosol de gouttelettes d’eau est généré dans le flux d’air,
• les systèmes dit « laveur » ou « évaporateur» où l’air se charge en humidité par passage à travers un flux d’eau,
• les systèmes à vapeur dans lesquels de la vapeur d’eau est introduite dans le flux d’air.

Dans les deux premiers systèmes, la présence d’une eau à température ambiante et parfois recyclée crée un milieu favorable au développement microbien. Une filtration d’air devra donc être placée en aval pour arrêter les micro-organismes éventuellement introduits par le biais des humidificateurs.

Le système à vapeur ne présente pas de risque de contamination microbienne, mais un relargage d’endotoxines thermorésistantes reste néanmoins possible en cas de contamination de l’eau par des bactéries à Gram négatif. En milieu de soins, c’est donc ce dernier système qu’il convient d’utiliser.

Régulation de la température

Pour injecter de l’air tempéré, des batteries chaudes et froides sont installées dans les CTA. Un récupérateur de calories peut également être mis en place pour récupérer les calories de l’air repris. Les batteries chaudes sont soit des résistances électriques soit une tuyauterie d’eau chaude. Les batteries froides sont constituées d’une tuyauterie d’eau glacée. La batterie froide assure le refroidissement et la déshumidification de l’air. Cette déshumidification entraîne donc l’apparition d’eau (condensation) qu’il conviendra d’éliminer promptement pour éviter toute prolifération microbienne.

Débit d’air neuf

La qualité de l’air est assurée en grande partie par son renouvellement. Il paraît évident qu’un renouvellement d’air trop faible entraîne une concentration des polluants microbiologiques et chimiques dans l’air. C’est donc un facteur primordial pour maintenir la qualité de l’air intérieur.

Le Code du Travail et le RSDT imposent des limites minimales de débit d’air neuf, que nous présenterons dans la partie « Réglementation » de notre travail.

Recyclage de l’air

Pour limiter les pertes caloriques inhérentes aux systèmes nécessitant des taux de brassage importants (blocs opératoires par exemple), une partie de l’air repris est réintroduit dans l’air soufflé après mélange avec l’air neuf. Ce mélange est réalisé par un registre régulant le ratio air neuf / air recyclé. Ces systèmes, souvent présents dans la CTA, sont maintenant déportés dans les locaux comme les chambres où ils permettent de réguler finement la température dudit local.

L’air repris est porteur d’une pollution importante originaire du bâtiment et de ses occupants. Il est souvent riche en bactéries d’origine humaine, en moisissures issues des plantes ou de la dégradation des matériaux. Il est donc important que le mélange air neuf / air repris soit réalisé avant la filtration terminale. Le recyclage ne permet de se substituer aux limites minimales de taux d’air neuf.

Distribution

La distribution est assurée par la mise en pression et en mouvement de l’air par un ventilateur, l’acheminement de cet air par un réseau de gaines et la distribution dans les locaux par le biais de diffuseurs.

Il existe plusieurs types de ventilateurs qui permettent de répondre à différentes contraintes. Leur impact en termes d’hygiène est négligeable. Le choix du ventilateur se portera sur un système dit à débit constant qui garantira le maintien du soufflage malgré l’encrassement des filtres (augmentation des pertes de charge).

Les conduits aérauliques seront installés de manière à éviter toute zone morte, propice à l’accumulation de poussière. Pour les conduits aérauliques alimentant des environnements maîtrisés, une attention particulière sera portée à l’étanchéité. En effet, des phénomènes d’induction au niveau des zones de fuite peuvent être à l’origine de contamination.

Les diffuseurs sont séparés en 2 catégories : les diffuseurs par induction et les diffuseurs par déplacement. Les diffuseurs par induction fonctionnent avec des vitesses d’air importantes, de l’ordre de 3 à 5 m/s, permettant par phénomène d’induction un mélange turbulent entre l’air soufflé et l’air de la pièce. Ce type de diffuseur présente l’inconvénient d’une possible remise en suspension des poussières déposées sur les surfaces. Les diffuseurs par déplacement sont caractérisés par une vitesse d’air à leur sortie inférieure à 0,6 m/s. L’exemple type à l’hôpital est le plafond soufflant des blocs opératoires. Ce type de diffuseur permet l’obtention d’un flux unidirectionnel.

Unité terminale de traitement de l’air

Pour améliorer localement la qualité de l’air ou faire varier ses propriétés physiques (température, humidité relative), des unités terminales de traitement de l’air peuvent être installées. Ce sont des systèmes de type ventilo-convecteur. L’air repris est traité par des batteries froides et chaudes mais il peut également être filtré. La filtration permet d’éliminer les contaminations particulaires et microbiologiques plus rapidement. Néanmoins, elle ne dispense pas d’une arrivée d’air neuf pour évacuer les contaminations chimiques.

Maintenance

Afin de garantir la pérennité dans le temps de la qualité de l’air produit et distribué, l’ensemble des organes dont nous venons de parler doivent faire l’objet d’un entretien. Cela consiste notamment en un changement régulier des filtres mais aussi en un nettoyage voire une désinfection des différents organes.