La combinaison de la ventilation, de la filtration et de la désinfection de l’air est l’approche optimale pour stopper la propagation de COVID-19 à l’intérieur.
Une approche à plusieurs niveaux : Ventilation, filtration et désinfection de l’air
Les experts s’accordent à dire que la principale voie de transmission du SRAS-CoV-2, le coronavirus responsable du COVID-19, est l’air. Ainsi, pour contrer sa propagation, les stratégies d’atténuation se concentrent sur la réduction des aérosols de virus en suspension dans l’air. Comme pour la lutte contre le froid, une approche par couches est le meilleur moyen d’améliorer la qualité de l’air intérieur (QAI) et de préserver la santé des occupants.
L’élément central de cette approche est l’augmentation de la ventilation, c’est-à-dire l’apport d’autant d’air extérieur que possible. Idéalement, la ventilation devrait être équilibrée de manière à ce que des parts égales d’air intérieur contaminé soient remplacées par de l’air extérieur frais et filtré. Ainsi, les contaminants de l’air intérieur, tels que les virus, sont dilués, ce qui préserve la santé des occupants.
La ventilation étant la base, le processus de stratification commence. L’étape suivante consiste à ajouter un système de filtration au système CVC, avec une valeur minimale d’efficacité (MERV) d’au moins 13. Plus la filtration est élevée, plus les plus petites particules en suspension dans l’air sont susceptibles d’être capturées. Enfin, la désinfection de l’air (également appelée purification de l’air) est ajoutée pour aider à neutraliser les particules virales en suspension dans l’air.
En fait, cette approche par couches gagne du terrain parmi les principales autorités compétentes, alors voyons ce qu’elles en disent. Vous trouverez ci-dessous leurs recommandations pour enrayer la propagation de COVID-19 (à la date de publication du présent document).
Centres de contrôle et de prévention des maladies (CDC)
Le CDC recommande une approche stratifiée pour réduire les expositions au SARS-CoV-2, le virus responsable du COVID-19. Cette approche comprend l’utilisation de multiples stratégies d’atténuation, y compris l’amélioration de la ventilation des bâtiments, afin de réduire la propagation de la maladie et le risque d’exposition. En ce qui concerne la ventilation, le CDC précise
- Augmentez l’apport d’air extérieur.
- Assurez-vous que les systèmes de ventilation fonctionnent correctement et fournissent une QAI acceptable pour le niveau d’occupation actuel de chaque espace.
- Rééquilibrer ou ajuster les systèmes de CVC pour augmenter le débit d’air total dans les espaces occupés lorsque cela est possible.
- Désactivez toute commande de ventilation contrôlée à la demande (DCV) qui réduit l’apport d’air en fonction de l’occupation ou de la température pendant les heures d’occupation.
En ce qui concerne la filtration, le CDC précise que
- Améliorez la filtration de l’air central :
- Augmentez la filtration de l’air autant que possible sans réduire de manière significative le débit d’air prévu. L’augmentation de l’efficacité de la filtration est particulièrement utile lorsque les options d’apport d’air extérieur sont limitées.
- Assurez-vous que les filtres à air sont correctement dimensionnés et que leur durée de vie recommandée est respectée.
- Inspectez le boîtier du filtre et les supports pour vous assurer que le filtre est bien ajusté et pour minimiser l’air qui circule autour du filtre au lieu de le traverser.
En ce qui concerne la désinfection de l’air (purification de l’air), le CDC indique :
- Utilisez des systèmes portables de ventilation/filtration de particules à haute efficacité (HEPA) pour améliorer la purification de l’air (en particulier dans les zones à haut risque telles que le bureau d’une infirmière ou les zones fréquemment habitées par des personnes ayant une plus grande probabilité d’avoir le COVID-19 et/ou un risque accru de contracter le COVID-19).
- Utiliser l’irradiation germicide ultraviolette (UVGI) comme traitement complémentaire pour inactiver le SRAS-CoV-2 lorsque les possibilités d’augmenter la ventilation et la filtration de la pièce sont limitées.
- Veuillez noter que l’utilisation de l’UVGI en tant que système autonome peut poser des problèmes, qui sont abordés dans une section ultérieure.
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE)
ASHRAE déclare que : « La ventilation et la filtration fournies par les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation peuvent réduire la concentration de SARS-CoV-2 dans l’air et donc le risque de transmission par l’air.
Dans cette optique, le groupe de travail sur les épidémies de l’ASHRAE a compilé des recommandations de base pour réduire l’exposition aux aérosols infectieux en suspension dans l’air. Elles sont « basées sur le concept selon lequel, dans certaines limites, la ventilation, la filtration et les purificateurs d’air peuvent être déployés de manière flexible pour atteindre les objectifs de réduction de l’exposition, sous réserve de contraintes pouvant inclure le confort, la consommation d’énergie et les coûts ». En ce qui concerne la ventilation, la filtration et la désinfection de l’air (nettoyage de l’air), les recommandations sont les suivantes :
- Fournissez et maintenez au moins les débits d’air extérieur minimaux requis pour la ventilation, conformément aux codes et normes en vigueur.
- Utilisez des combinaisons de filtres et d’épurateurs d’air qui atteignent des niveaux de performance MERV 13 ou supérieurs pour l’air recirculé par les systèmes CVC.
- N’utilisez que des purificateurs d’air dont l’efficacité et la sécurité sont clairement démontrées.
- Sélectionnez les options de contrôle, y compris les filtres autonomes et les épurateurs d’air, qui permettent de réduire l’exposition tout en minimisant les pénalités énergétiques associées.
Agence pour la protection de l’environnement (EPA)
La dernière recommandation de l’EPA visant à réduire le risque de transmission de COVID-19 par l’air intérieur est également une approche stratifiée. Il s’agit notamment de
- Les mesures d’ingénierie sont des éléments importants d’une approche à plusieurs niveaux visant à réduire le risque de transmission par voie aérienne de COVID-19 dans un bâtiment ou un espace donné. L’utilisation de mesures d’ingénierie telles que la ventilation et la filtration varie d’un bâtiment à l’autre, en fonction notamment du type, de l’âge et de la capacité des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (HVAC).
- Augmentez au maximum la ventilation de l’air extérieur.
- Augmentez la filtration de l’air en filtrant l’air recirculé dans le bâtiment afin d’éliminer le plus grand nombre possible de particules d’aérosols. L’augmentation de la filtration de l’air peut inclure la mise à niveau des filtres HVAC à MERV 13 (ou la valeur MERV la plus élevée que le système de ventilation du bâtiment peut supporter) et l’installation d’épurateurs d’air portables dans les zones difficiles à ventiler avec de l’air extérieur ou qui ont une densité ou une occupation élevée.
Organisation mondiale de la santé (OMS)
L’Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande également une approche stratifiée pour lutter contre la propagation du COVID-19. Il stipule que
- Le risque de contracter le COVID-19 est plus élevé dans les espaces surpeuplés et mal ventilés. C’est dans ces environnements que le virus semble se propager plus efficacement par le biais de gouttelettes respiratoires ou d’aérosols. Comprendre et contrôler la ventilation des bâtiments peut améliorer la qualité de l’air que nous respirons et réduire le risque de problèmes de santé à l’intérieur des bâtiments, notamment en empêchant le virus responsable du COVID-19 de se propager à l’intérieur.
- Un système bien conçu, entretenu et exploité peut réduire le risque de propagation de COVID-19 dans les espaces intérieurs en diluant la concentration d’aérosols potentiellement infectieux grâce à la ventilation avec l’air extérieur et à la filtration et à la désinfection de l’air recirculé.
Fédération des associations européennes de chauffage, ventilation et climatisation (REHVA)
Dans le dernier document de REHVA sur la réponse à la pandémie, l’accent est mis sur la ventilation. l’accent est mis sur la ventilation pour contrer la propagation du COVID-19. Il stipule que
- De nouvelles preuves de la transmission aérienne du SRAS-CoV-2 et la reconnaissance générale de la transmission à longue distance par aérosols ont été apportées récemment. Les mesures de ventilation sont donc devenues les contrôles techniques les plus importants dans la lutte contre les infections. Si la distance physique est importante pour éviter les contacts étroits, le risque de transmission par voie aérienne et d’infection croisée à plus de 1,5 m d’une personne infectée peut être réduit grâce à une ventilation adéquate et à des solutions efficaces de distribution de l’air.
Code minimum vs. ventilation accrue
Sans ventilation, les contaminants en suspension dans l’air se concentrent de plus en plus au fil du temps, ce qui peut nuire gravement à la santé et au bien-être des occupants des locaux. Ce scénario est illustré dans l’image ci-dessous.
Les normes ASHRAE 62.1 (commercial et institutionnel) et 62.2 (résidentiel) sont les principales normes pour la conception des systèmes de ventilation et une QAI acceptable dans les structures de tous types. Ces deux normes spécifient des taux de ventilation minimums et d’autres mesures visant à réduire les effets néfastes sur la santé des occupants.
Le code minimum est utile car il garantit que les maisons et les bâtiments reçoivent au moins un certain niveau de ventilation. Toutefois, dans la nouvelle situation normale de pandémie, il est important d’aller au-delà des limites imposées par le code et de faire entrer autant d’air extérieur que possible. Ainsi, grâce à une ventilation accrue, les aérosols et autres contaminants de l’air intérieur sont continuellement dilués, ce qui réduit l’intensité de l’exposition. Ce scénario est illustré dans l’image ci-dessous.
En fait, l’ASHRAE recommande dans son rapport sur l’état de préparation des bâtiments (Building Readiness report) rapport Building Readiness d’augmenter la ventilation autant que possible dans certains cas. Il stipule que
- Il est possible que les opérateurs de bâtiments augmentent la ventilation de l’air extérieur de leur système afin de réduire la recirculation de l’air dans l’espace. Le guide indique que cela doit être fait, s’il s’agit de la stratégie d’atténuation choisie pour ce système, dans la mesure où les conditions du système et/ou de l’espace le permettent.
De plus, le marché exige désormais des bâtiments plus performants, et les normes évoluent pour suivre le mouvement. La section 42 de la norme ASHRAE 62.1, intitulée « Enhanced Indoor Air Quality in Commercial and Institutional Buildings » (Amélioration de la qualité de l’air intérieur dans les bâtiments commerciaux et institutionnels), en est un exemple. Elle est encore en cours d’examen, mais une fois approuvée, elle recommandera d’aller au-delà des exigences minimales pour améliorer la QAI.
En outre, certaines certifications de construction écologique exigent une ventilation supplémentaire par rapport au code. Par exemple :
- LEED®: Exige l’augmentation des taux de ventilation de l’air extérieur de la zone de respiration pour tous les espaces occupés d’au moins 30 % par rapport aux taux minimums requis par la norme ASHRAE 62.1-2007.
- WELL: L’élément de ventilation améliorée de la certification WELL exige la mise en œuvre de stratégies de ventilation avancées qui peuvent garantir des niveaux de qualité de l’air plus élevés. Les projets dépassant de 30 % ou 60 % les taux d’apport d’air extérieur décrits dans la norme ASHRAE 62.1-2010 reçoivent un ou deux points. De plus, si les niveaux de CO2 sont maintenus à 900 ppm, 750 ppm ou 600 ppm, cela vaut un, deux ou trois points.
Attention : Les UVGI seuls peuvent poser des problèmes
Comme mentionné ci-dessus, le CDC recommande d’utiliser l’UVGI comme traitement complémentaire pour inactiver le SRAS-CoV-2 lorsque les possibilités d’augmenter la ventilation et la filtration de la pièce sont limitées. Les UVGI peuvent donc jouer un rôle, mais uniquement à titre complémentaire, et non en tant qu’élément principal.
Le scénario idéal consiste à mettre en œuvre les couches de ventilation, de filtration et de désinfection de l’air (comme l’UVGI). Toutefois, des études montrent que si les systèmes UVGI sont utilisés seuls, les occupants des locaux peuvent être exposés à des risques.
Les effets néfastes de l’utilisation unique d’UVGI ont été examinés dans une étude réalisée par l’Institute for Clean Energy Technology de l’université de l’État du Mississippi. Cette étude s’est penchée sur différentes méthodes de ventilation pour lutter contre le COVID-19et, en ce qui concerne les UVGI, la recherche a révélé que
- Les systèmes UVGI se sont avérés efficaces à de nombreuses reprises contre divers micro-organismes, mais la réaction d’un virus sur de longues périodes reste imprévisible. Dans l’ensemble, les risques et les avantages doivent être analysés lorsque l’on envisage d’ajouter un système UVGI.
- Les risques liés à l’utilisation de l’UVGI sont les suivants
- Les rayons UV sont connus pour accélérer le taux de décomposition de différents matériaux, en particulier les polymères tels que ceux utilisés pour l’étanchéité des conduits et des joints de filtres.
- Le risque de mutation est toujours présent avec toute forme de défense contre un virus, car les virus et les bactéries sont connus pour s’adapter afin de survivre. Il a également été prouvé que la lumière UV fait muter d’autres micro-organismes, comme les cellules de la peau chez l’homme, ce qui peut entraîner un cancer.
- Une longueur d’onde UV de 185 nm est également connue pour générer de l’ozone. Il est bien établi que la toxicité de l’ozone est fonction de sa concentration et que l’exposition peut entraîner de nombreux effets à court et à long terme, causant des dommages et des complications dans les poumons et le système respiratoire, provoquant une activation du système immunitaire, et est associée à une mortalité liée à l’appareil respiratoire.
Par conséquent, l’utilisation de systèmes UVGI est judicieuse dans certains cas, mais sa mise en œuvre doit être soigneusement examinée par un professionnel. Cela garantira l’efficacité contre les virus tout en préservant la santé des occupants.
Évolution des normes de santé : LEED®, WELL et Fitwel
Avant COVID-19, les bâtiments plus sains étaient déjà une préoccupation croissante. Toutefois, dans le nouveau contexte de la pandémie, ce mouvement s’est considérablement accéléré. En réponse, plusieurs normes de construction écologique ont mis à jour les exigences relatives à la directive COVID-19. Les principales sont LEED®, WELL et Fitwel :
- LEED®: Les crédits pilotes LEED® Safety First ont été fournis en réponse directe à COVID-19. Ils se concentrent sur la sécurité des personnes travaillant dans le bâtiment lors de sa réoccupation et se composent de plusieurs catégories : 1) Entrez à nouveau dans votre espace de travail, 2) Nettoyer et désinfecter votre espace, 3) Recommissioning des systèmes d’eau des bâtiments, 4) Gestion de la qualité de l’air intérieur pendant le COVID-19, 5) Crédit pour la planification en cas de pandémie, 6) L’équité sociale dans la planification des pandémies.
- WELL : L’évaluation WELL de la santé et de la sécurité pour l’exploitation et la gestion des installations est une évaluation fondée sur des preuves et vérifiée par une tierce partie pour tous les types de bâtiments et d’installations, nouveaux et existants, qui se concentre sur les politiques opérationnelles, les protocoles d’entretien, l’engagement des parties prenantes et les plans d’urgence. L’objectif de cette norme est le suivant : 1) Procédures de nettoyage et d’assainissement, 2) Programmes de préparation aux situations d’urgence, 3) Ressources des services de santé, 4) Gestion de la qualité de l’air et de l’eau, 5) Engagement des parties prenantes et communication.
- Fitwel : Créé par le CDC et l’U.S. General Services Administration, Fitwel est un système de certification visant à « construire la santé pour tous« . Il a introduit le module Fitwel Viral Response, qui fournit une certification annuelle par une tierce partie des politiques et des pratiques fondées sur les dernières recherches en matière de santé publique sur l’atténuation de la propagation des maladies contagieuses. Dans le cadre des ressources COVID-19, il couvre cinq domaines : 1) Exploiter les bâtiments pour atténuer la transmission des virus, 2) Renforcer la confiance sur le lieu de travail, 3) Traiter la santé mentale dans les établissements résidentiels, 4) Optimiser la densité pour les personnes, 5) Lutter contre les disparités en matière de santé dans l’environnement bâti.
La réalité en face : Commencez par une évaluation du système CVC
Alors, par où commencer pour obtenir un bâtiment plus sain ? Pour les nouvelles constructions, il suffit de faire de la QAI une priorité mesurable par l’équipe de conception et d’utiliser les codes de construction et les directives les plus récents. Pour les bâtiments existants, c’est un peu plus compliqué.
Pour améliorer la santé intérieure d’un bâtiment existant, il faut commencer par une évaluation du système de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC). Contactez un professionnel du bâtiment pour qu’il vienne contrôler l’infrastructure. Vous saurez ainsi si le bâtiment fonctionne comme il a été conçu. Si ce n’est pas le cas, l’expert en CVC indiquera les améliorations à apporter.
Dans de nombreux cas, vous n’avez pas ce que vous pensez avoir car, comme les voitures, les systèmes CVC se dégradent avec le temps. Notre expérience en matière d’amélioration de la QAI dans les écoles en est un exemple. Les autorités compétentes recommandent un minimum de six renouvellements d’air par heure dans les lieux d’apprentissage. Pourtant, les écoles sont généralement conçues pour un maximum de trois renouvellements d’air et, dans la plupart des cas, la réalité n’est que d’un et demi. Une telle disparité ne peut être mise en évidence que par une évaluation du système CVC.
Dans ce cas, le CDC et l’ASHRAE s’accordent à dire qu’un professionnel du chauffage, de la ventilation et de la climatisation doit être contacté dès le départ. Le CDC déclare:
- La réoccupation d’un bâtiment pendant la pandémie de COVID-19 ne devrait pas, dans la plupart des cas, nécessiter de nouveaux systèmes de ventilation. Cependant, des améliorations ou des mises à niveau du système de ventilation peuvent augmenter la distribution d’air propre et diluer les contaminants potentiels. Consultez des professionnels expérimentés en CVC lorsque vous envisagez de modifier les systèmes et équipements de CVC.
- Il est très important que ces systèmes globaux de construction soient évalués par un professionnel qualifié de la conception afin de confirmer que les modifications apportées pour la sécurité en cas de pandémie n’entraînent pas de problèmes supplémentaires.
- Il convient de faire preuve de prudence et de discernement professionnel pour comprendre les choix en matière de filtration et de désinfection de l’air, les avantages et les inconvénients de chacun d’entre eux et l’impact sur les systèmes de construction existants.
- Envisagez de faire examiner les débits d’air et les capacités du système par des professionnels de la conception afin de déterminer s’il est possible d’assurer une ventilation supplémentaire sans nuire aux performances de l’équipement et à la qualité de l ‘environnement intérieur (QIE) du bâtiment.
Une approche systémique pour résoudre le problème
Pour améliorer la qualité de l’air intérieur et protéger la santé des occupants, l’idéal est d’adopter une approche systémique. L’industrie de la conception mécanique des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation s’attaque à ce défi depuis longtemps et est bien placée pour fournir des solutions.
Les experts en CVC savent quelles sont les technologies les plus pertinentes pour chaque projet. Par conséquent, ils peuvent personnaliser une solution basée sur l’approche stratifiée de la ventilation, de la filtration et de la désinfection de l’air.
Plus précisément, les mesures suivantes peuvent être prises :
- Nouvelle construction
- Donnez la priorité à la QAI en tant que résultat mesurable de l’équipe de conception.
- Utiliser des ventilateurs à récupération d’énergie (ERV) et des systèmes d’air extérieur dédiés (DOAS) pour respecter ou dépasser la norme énergétique applicable (ASHRAE 90.1).
- Inclure la mise en service des séquences de contrôle et des capteurs pour surveiller la QAI par pièce.
- Inclure la filtration MERV 13 comme base de référence.
- Bâtiments existants
- Demandez une évaluation du système de ventilation actuel. Quel est le débit d’air extérieur actuel dans chaque zone ? Quel est le taux de renouvellement de l’air actuel ?
- Augmentez la ventilation au-delà des exigences minimales de la norme ASHRAE 62.1 (de 30 % ou plus si possible).
- Augmentez la filtration dans la mesure du possible (MERV 13).
- Améliorez les contrôles et ajoutez des capteurs pour avoir une meilleure visibilité de la qualité de l’air.
- Autres considérations
- Contrôle de la programmation du système CVC.
- Maintenance préventive : vérifier le fonctionnement des servomoteurs, remplacer les filtres, nettoyer les serpentins, vérifier le débit d’air.
En résumé
La superposition est une stratégie qui a fait ses preuves pour relever toute une série de défis. En améliorant la QAI et en préservant la santé des occupants grâce à la ventilation, à la filtration et à la désinfection de l’air, l’approche par couches est la meilleure option pour lutter contre le COVID-19 et créer un air intérieur plus sûr et plus sain.