Bienvenue dans la sixième partie de notre série consacrée à l’analyse des normes ASHRAE et à leur impact sur la conception moderne des systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation) dans les bâtiments commerciaux, l’efficacité énergétique et la qualité de l’environnement intérieur (QEI).
Pour les établissements de santé tels que les hôpitaux, les cliniques et les maisons de retraite, la qualité de l’air intérieur (QAI) est essentielle à la prévention des infections et au rétablissement des patients. Afin d’offrir un environnement sûr aux patients et au personnel, la norme ASHRAE 170 fournit des recommandations en matière de ventilation à l’intention des équipes d’ingénieurs en génie mécanique et des gestionnaires d’installations lors de la conception des systèmes CVC destinés aux établissements de santé.
Dans cet épisode de notre série consacrée aux normes ASHRAE, nous allons découvrir la norme 170 relative aux établissements de santé et voir comment les systèmes ERV peuvent contribuer au respect de cette norme.
Qu’est-ce que la norme ASHRAE 170 ?
Élaborée en partenariat avec l’American Society of Health Care Engineering (ASHE) et le Facility Guidelines Institute (FGI), la norme ASHRAE 170 définit les exigences minimales en matière de ventilation pour les établissements de santé. Publiée pour la première fois en 2008, la norme 170 a pour objectif principal de réduire les infections associées aux soins de santé (IAS) en contrôlant les agents pathogènes en suspension dans l’air, les vapeurs chimiques, les bioaérosols et les paramètres environnementaux tels que la température et l’humidité.
Outre la réduction des infections, la norme 170 définit des exigences normatives en matière de conception de la ventilation afin d’assurer le contrôle de l’environnement. Cela inclut les rapports de pression entre les pièces, le nombre de renouvellements d’air par heure (ACH), les options d’efficacité énergétique, les niveaux minimaux de filtration et le contrôle des odeurs.
Quels sont les établissements concernés par la norme ASHRAE 170 ?
La norme ASHRAE 170 s’appuie sur la norme ASHRAE 62.1, qui fournit des recommandations en matière de ventilation pour les bâtiments commerciaux et les immeubles collectifs. Les établissements de santé appliqueront l’une ou l’autre de ces normes, en fonction de la fonction de l’espace concerné. La norme 62.1 fournit des recommandations pour les zones de soins de santé non cliniques, telles que les bureaux administratifs, les halls d’accueil, les salles de pause et les cafétérias. La norme 170 s’applique lorsque l’espace nécessite des soins cliniques, l’isolement des patients ou une stérilisation.
Voici quelques exemples d’espaces de soins de santé relevant de la norme 170 :
- Hôpitaux et soins aigus : services d’hospitalisation, blocs opératoires, unités de soins intensifs (USI), services d’urgence, salles d’opération (SO) et chambres d’isolement pour les infections transmissibles par voie aérienne (AIIR).
- Soins ambulatoires : cliniques de chirurgieambulatoire, salles d’intervention ambulatoire, centres de soins d’urgence et centres de dialyse rénale.
- Espaces cliniques spécialisés : pharmacies de préparation magistrale (salles blanches), services de stérilisation (SPD) et laboratoires cliniques.
- Soins résidentiels et de longue durée: maisons de retraite médicalisées, établissements de soins palliatifs et résidences-services dotées d’espaces cliniques dédiés ou d’espaces de soins infirmiers spécialisés.
- Établissements vétérinaires et de soins aux animaux (application adaptée) : Bien que cela ne soit pas explicitement imposé par la réglementation relative aux soins de santé humaine, les blocs opératoires vétérinaires, les services d’isolement pour animaux et les laboratoires de recherche adoptent systématiquement les directives de la norme 170 comme référence absolue en matière de contrôle de la contamination et des odeurs.
Par ailleurs, certains locaux font l’objet de taux de ventilation prescrits à la fois dans la norme 62.1 et dans la norme 170. Dans ces cas-là, les établissements doivent appliquer le taux de renouvellement d’air le plus élevé des deux.
Quels sont les principaux aspects à prendre en compte lors de la conception dans le cadre de la norme ASHRAE 170 ?
Pour garantir une conformité totale à la norme ASHRAE 170, il est nécessaire de respecter scrupuleusement les exigences en matière de conception mécanique, d’aménagement des espaces et de surveillance continue. Afin de satisfaire aux obligations réglementaires et de garantir la sécurité des patients, les équipes d’ingénierie et de gestion des installations doivent prendre en compte de multiples aspects de conception :
Norme ASHRAE 170 – Principaux aspects à prendre en compte lors de la conception |
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| Contrôle de la circulation d’air et de la pression | Certaines pièces doivent présenter des différences de pression positives afin de garantir que l’air s’écoule vers l’extérieur depuis les zones à haut risque, ou une pression négative afin de confiner les contaminants dangereux en suspension dans l’air à l’intérieur d’une pièce. |
| Exigences relatives à l’évacuation directe | L’air prélevé dans les zones à haut risque (par exemple, les salles de soins intensifs, les locaux de service souillés et les salles de préparation pharmaceutique) doit être évacué directement vers l’extérieur, sans aucun recyclage dans les systèmes CVC généraux du bâtiment. |
| Taux de renouvellement d’air (ACH) | Le nombre total de renouvellements d’air par heure et les taux de renouvellement d’air extérieur contribuent à diluer les contaminants en suspension dans l’air. Ceux-ci peuvent atteindre 20 ACH et 4 ACH d’air extérieur au minimum pour les zones à haut risque telles que les blocs opératoires. |
| Efficacité énergétique | Les installations peuvent recourir à des systèmes de récupération d’énergie pour réduire leurs besoins énergétiques ; toutefois, ces systèmes ne doivent en aucun cas permettre une contamination croisée de l’air évacué vers le flux d’air soufflé. Certaines pièces peuvent également réduire leur taux de renouvellement d’air lorsqu’elles sont inoccupées. |
| Systèmes de filtration | Les pièces peuvent être équipées de filtres allant du MERV-8, destinés à retenir la poussière et les spores de moisissure, jusqu’aux filtres MERV-16 et HEPA, destinés à retenir les bactéries, les virus et les gouttelettes respiratoires. |
| Limites strictes d’humidité | L’humidité relative doit généralement être maintenue dans des limites strictes (généralement comprises entre 20 % et 60 %, selon la zone clinique). Une humidité élevée favorise la prolifération des moisissures et des bactéries, tandis qu’un air trop sec augmente les taux de transmission virale et engendre des risques d’électricité statique à proximité des équipements chirurgicaux sensibles. |
| Surveillance et contrôle de la qualité de l’air | Les espaces critiques nécessitent une surveillance continue de la qualité de l’air afin de détecter tout écart de la pression, de la température ou de l’humidité ambiante par rapport aux plages spécifiées. Les systèmes de ventilation à la demande et d’automatisation des bâtiments permettent de maintenir une qualité de l’air intérieur (QAI) saine grâce à des capteurs et à des commandes programmées. |
Le défi énergétique : un taux de renouvellement d’air élevé entraîne des coûts d’exploitation élevés
Pour satisfaire aux nombreuses exigences de ventilation de la norme 170, les établissements de santé ont besoin d’un système CVC puissant capable d’assurer des renouvellements fréquents à 100 % en air extérieur. Cela peut entraîner des coûts d’exploitation élevés, car le traitement de l’air extérieur brut nécessite généralement d’énormes quantités d’énergie pour le chauffer, le refroidir, l’humidifier ou le déshumidifier afin d’atteindre des points de consigne intérieurs précis.
De plus, les établissements de santé doivent faire circuler d’importants volumes d’air pour maintenir les rapports de pression. Le fait de faire passer l’air à travers des systèmes de filtration denses génère une résistance à la pression statique importante, ce qui nécessite de grandes centrales de traitement d’air.
Le traitement de volumes importants d’air extérieur et le maintien des différences de pression entre les pièces font des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation l’un des postes de dépenses les plus importants en matière de services techniques pour les hôpitaux, les cliniques et les maisons de retraite.
La solution technique : découplage de la ventilation à l’aide de systèmes DOAS et d’échangeurs de chaleur à plaques statiques (ERV)
Afin de maîtriser les coûts d’exploitation tout en respectant les normes de ventilation de l’ASHRAE, les établissements de santé peuvent recourir à plusieurs solutions économe en énergie. Ces options comprennent le découplage des systèmes de ventilation, la récupération d’énergie pour traiter l’air entrant et la réduction de la ventilation dans les espaces inoccupés.
Systèmes dédiés d’air extérieur (DOAS) :
Une unité DOAS utilise un équipement dédié pour traiter 100 % de l’air extérieur acheminé à l’intérieur à des fins de ventilation, en l’acheminant directement vers les espaces occupés ou en association avec des équipements terminaux locaux. En séparant la ventilation du contrôle de la température ambiante, l’air extérieur est filtré et traité thermiquement grâce à une récupération d’énergie à haut rendement avant d’être distribué via un réseau de conduits indépendant. Cette architecture découplée permet à chaque système de fonctionner dans ses limites de conception optimales, chaque fonction opérant dans des « silos » dédiés.
Ventilateurs à récupération d’énergie (ERV) :
Les ERV aident les établissements à réduire leur consommation d’énergie en captant la chaleur et l’humidité de l’air évacué des pièces pour les transférer à l’air extérieur entrant. La norme ASHRAE 170 autorise la récupération d’énergie entre l’air évacué et l’air extérieur entrant, à condition que l’équipement empêche toute contamination croisée. Les ERV dotés d’un noyau à plaques statiques maintiennent les flux d’air séparés, ce qui permet aux établissements de santé d’augmenter la ventilation et de réduire leurs coûts de chauffage et de climatisation, le tout sans risque de contamination croisée.
Ventilation à la demande (DCV) :
La norme 170 autorise la modulation du débit d’air et les commandes de réduction de puissance, principalement par le biais d’une réduction de débit en cas d’absence d’occupants. Lorsque des espaces tels que les chambres de patients, les blocs opératoires et les laboratoires sont inoccupés, les débits de ventilation peuvent être réduits. Ce processus peut être automatisé à l’aide de détecteurs de présence ou de systèmes de programmation du système de gestion technique du bâtiment (GTB).
Variateurs de fréquence (VFD) à haut rendement :
L’installation de variateurs de fréquence (VFD) sur les ventilateurs d’alimentation, de reprise et d’évacuation permet un ajustement continu de la vitesse des ventilateurs afin de s’adapter aux besoins dynamiques de pression statique du système, ce qui réduit de manière exponentielle la consommation d’énergie des ventilateurs en conditions de charge partielle.
Respecter la norme ASHRAE 170 tout en optimisant l’efficacité énergétique
Le respect des exigences strictes en matière de ventilation et de lutte contre les infections prévues par la norme ASHRAE 170 ne doit pas nécessairement se faire au prix de factures d’énergie élevées. En intégrant des unités DOAS et ERV aux systèmes CVC, les établissements de santé peuvent assurer en permanence un renouvellement important de l’air extérieur tout en réduisant la consommation d’énergie liée à la ventilation.
Foire aux questions (FAQ)
La norme ASHRAE 170 est-elle obligatoire en vertu de la loi ?
La norme ASHRAE 170 est appliquée de plein droit par le biais de son adoption par les services de santé des États, les codes de construction locaux et les agences fédérales. Il convient notamment de noter que les Centers for Medicare & Medicaid Services (CMS) et la Joint Commission (TJC) veillent au respect des directives du Facility Guidelines Institute (FGI), qui intègrent officiellement la norme ASHRAE 170 en tant que norme de référence en matière de CVC.
La récupération d'énergie est-elle autorisée dans les systèmes de CVC des établissements de santé ?
La récupération d’énergie est autorisée dans les systèmes de CVC des établissements de santé à condition d’empêcher toute contamination croisée. La norme 170 autorise l’utilisation de ventilateurs à récupération d’énergie (ERV) et de roues de récupération d’énergie entre les flux d’évacuation générale et d’admission d’air extérieur, à condition que ces équipements empêchent toute contamination croisée. Pour les flux d’évacuation dangereux (tels que les flux AIIR ou les évacuations de produits chimiques), des boucles de serpentin en dérivation sont généralement requises, car elles séparent complètement les circuits de fluide et éliminent tout risque de transfert d’air.
La norme ASHRAE 170 couvre-t-elle l'ensemble des zones des établissements de santé ?
La norme ASHRAE 170 s’applique spécifiquement aux espaces cliniques, aux soins aux patients et aux salles médicales auxiliaires où la maîtrise des infections transmises par voie aérienne, les paramètres environnementaux ou les risques de contamination ont un impact direct sur la sécurité des patients et du personnel. Les locaux ayant des fonctions non cliniques doivent respecter la norme ASHRAE 62.1, qui définit les recommandations en matière de qualité de l’air intérieur pour les bâtiments commerciaux et institutionnels.
La norme ASHRAE 170 est considérée comme une norme spécialisée qui s’appuie sur les fondements de la norme ASHRAE 62.1. Lorsque des zones sont soumises à des taux prescrits à la fois par la norme 62.1 et par la norme 170, c’est le taux de renouvellement d’air le plus élevé des deux qui doit être appliqué.
Exemples d’espaces non cliniques couverts par la norme ASHRAE 62.1 :
- Bureaux administratifs
- Salles d’attente et halls d’accueil classiques
- Salles de pause pour le personnel, cafétérias et espaces de restauration
- Boutiques de souvenirs et espaces commerciaux ouverts au public
- Locaux techniques, armoires informatiques et locaux de stockage
Quels sont les changements récents apportés à l'édition 2025 de la norme ASHRAE 170 ?
L’édition 2025 de la norme ASHRAE 170 apporte plusieurs mises à jour importantes, des améliorations techniques et des extensions de champ d’application par rapport à l’édition 2021.
Dimensionnement des systèmes combinés (norme 170 + norme 62.1) : le calcul du volume total d’air extérieur au niveau des systèmes a été entièrement revu. Pour les centrales de traitement d’air (CTA) desservant à la fois des espaces relevant de la norme 170 (cliniques) et de la norme 62.1 (non cliniques), les espaces non cliniques sont calculés selon les procédures de la norme 62.1, et les volumes d’air extérieur prévus par la norme 170 sont directement additionnés au total du système.
Réduction de la puissance en absence de personnel en ambulatoire: les dispositions relatives à la réduction de la puissance en absence de personnel ont été élargies et clarifiées spécifiquement pour les établissements de soins ambulatoires et de soins de proximité, permettant ainsi de réaliser des économies d’énergie plus importantes lorsque les espaces cliniques sont fermés.
Géométries d’alimentation et d’évacuation de l’air extérieur : clarification des distances minimales de séparation entre les sorties d’évacuation/de décharge et les prises d’air extérieur, ainsi que mise à jour des exigences relatives à la hauteur des cheminées d’évacuation pour les configurations de toiture complexes (par exemple, proximité de parapets, toitures en pente et voies d’accès pour l’entretien).
Ventilation pendant la phase de construction : Réorganisation et mise à jour de la section 10 afin de fournir des directives plus claires pour le maintien de la qualité de l’air intérieur et le contrôle de la pression pendant les travaux de rénovation et les phases de construction en cours dans les établissements de santé.
Ajouts relatifs à la santé comportementale : étend les fonctions spécifiques aux locaux afin de couvrir les espaces spécialisés dédiés à la santé comportementale (par exemple, les chambres individuelles réservées aux patients, les salles d’isolement et les chambres des résidents).