Ventilation mécanique, asthme et allergies

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Quelle est la relation entre ventilation mécanique, asthme et allergies ? L’utilisation de ventilation mécanique a des effets positifs et négatifs sur les symptômes d’asthme et d’allergies. Ainsi, l’utilisation d’une ventilation récupératrice de chaleur, comparée à une ventilation « placebo », a montré une baisse des symptômes de respiration difficile, et une autre étude concernant l’installation de ventilations indique qu’elle ferait aussi baisser le nombre de symptômes d’asthme et d’inflammation respiratoire. Cependant, dans cette étude, l’installation de la ventilation est indissociable de l’installation d’un nettoyeur d’air, intégré à l’unité de ventilation. Les résultats sont donc à nuancer.

Les systèmes de ventilation domestique à récupération de chaleur (VRC), qui doivent augmenter le taux de ventilation de 0.5 par heure et réduire les allergènes dans l’air réduisent aussi l’humidité relative et améliorent la vitesse maximale du souffle des patients, ce qui indique une diminution des symptômes liés à l’asthme, sans effet sur les acariens cependant. Une autre étude sur ce sujet montre que l’installation de tels systèmes dans les maisons réduit les symptômes de l’asthme et améliorent la fonction respiratoire des enfants, probablement parce qu’ils réduisent l’humidité relative, et donc diminuent le nombre d’acariens.

Une autre étude a cependant établi qu’il n’y avait pas de relation entre le type de système de ventilation utilisé et le risque de respiration difficile. La présence d’un système de ventilation a aussi pu être associée à une augmentation du taux de symptômes allergiques, notamment à cause de la quantité importante de pollen et d’autres allergènes qui entraient à l’intérieur via les conduits de ventilation.

Source : Swegon Air Academy, un forum d’échange et de partage de connaissances basées sur les Enjeux Energétiques dans les Bâtiments Tertiaires

L’inauguration – la conception du système de traitement d’air de l’hôpital NKS mise à l’épreuve

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Un cap important du projet hospitalier NKS (Nya Karolinska Solna), Suède, a été franchi avec l’inauguration du bâtiment technique – le choix de conception du système de traitement d’air pour l’hôpital est maintenant concrètement mise à l’épreuve ainsi que les autres fonctions regroupées dans ce bâtiment de taille.

Fidèle au caractère emblématique du projet hospitalier NKS, son bâtiment technique abrite des équipements et technologies de pointe qui vont permettre à l’hôpital universitaire de devenir le plus fiable quant à son fonctionnement continu et le plus respectueux de l’environnement avec la consommation énergétique la plus basse – une position de Leader qui est valable sur le plan mondial.

Le bâtiment technique est censé fournir l’hôpital avec les quantités nécessaires d’électricité, chauffage, refroidissement, eau et gaz médicaux. Avec ses 14 000 mètres carrés repartis sur huit étages, le bâtiment intègre les équipements centraux de la conception du système de traitement d’air de l’hôpital, les installations de production thermique (chaud – froid), les pompes à chaleur, mais également le poste électrique central avec sa station de contrôle et les bureaux du personnel de maintenance.

Le contrôle et le pilotage de la totalité des fonctions techniques et des installations sur l’ensemble hospitalier, sera rassemblé et organisé dans un système de contrôle extrêmement avancé et puissant. La conception et la programmation du système de contrôle pour la totalité des fonctions techniques de l’hôpital est une tâche d’envergure qui a été confiée aux informaticiens compétents.

Un ensemble impressionnant d’environ 170 puits thermiques forés dans le sous-terrain de la zone hospitalière constitue le véritable socle de stockage pour les ressources énergétiques et thermiques de l’hôpital. La plupart des puits descendent jusqu’à 220 m de profondeur et ils sont tous liés au bâtiment technique par un système canalisation. L’idée du stockage par puits souterrains est de pouvoir les utiliser comme sources de refroidissement en été et sources de chauffage en hiver. Il est possible de profiter des températures extrêmes, estivales ou hivernales, pour charger les puits thermiquement.

L’unité pour le traitement des apports de chauffage et de refroidissement située au dernier sous-sol du bâtiment technique, reçoit, traite et redistribue le chauffage selon les besoins à l’hôpital. Elle contient les équipements essentiels à la conception du système de traitement d’air pour l’hôpital : détendeurs thermostatiques, échangeurs de chaleur et de gaines et conduits recouvrant les murs et plafonds. Toutes les sources chaudes et froides sont bonnes à prendre pour le transfert thermique : l’air froid de l’extérieur, l’air intérieur, les puits forés, la chaleur produite par l’utilisation et l’activité des équipements médicaux…

Les pompes réversibles à chaleur et à refroidissement sont installées dans un local quelques étages plus haut dans le bâtiment technique. Des engins d’une ampleur comme ceux-ci sont rares et les fabricants capables à les livrer sont peu nombreux au niveau mondial.

L’objectif avec la préparation de sources thermiques et énergétiques locales à l’hôpital, est d’arriver à répondre à 90% du besoin de chauffage et 80% du besoin de refroidissement par ses propres ressources.

Le système de traitement d’air de l’hôpital a été conçu pour s’intégrer dans l’ambition de recyclage d’énergie. Le sous-système de ventilation a été conçu de manière à ce que la chaleur de l’air sortant soit utilisée pour chauffer l’air entrant. Le taux de récupération de chaleur est estimé à près de 80 %.

Principes de conception d’une centrale de traitement d’air pour l’hôpital

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De procéder à la conception d’une centrale de traitement d’air pour l’hôpital requière impérativement de disposer d’une expertise dans la matière. L’hôpital est un milieu à haute concentration de polluants de l’air intérieur, et en même temps un lieu abritant des individus fragiles. Le risque de transmission croisée des agents infectieux véhiculés par les particules aériennes est particulièrement élevé en milieu hospitalier. La conception d’une centrale de traitement d’air pour l’hôpital, à forte puissance et ayant une ventilation à haute capacité, permet de fournir une protection élevée aux patients et collaborateurs de l’hôpital. Cependant, la centrale de traitement d’air est généralement associée à une consommation énergétique importante. Une régulation inadaptée de la centrale de traitement d’air a tendance à générer le dessèchement de l’air, qui cause, à son tour, de l’inconfort et une hausse des risques sanitaires. Enfin, pour l’installation et la conception d’une centrale de traitement d’air pour l’hôpital il faut disposer d’une importante surface, car les équipements et le système de gaines et de conduits sont encombrants. Autant d’éléments à prendre en compte pour la conception de la centrale de traitement d’air pour l’hôpital, afin que l’investissement donne en retour un résultat viable et rentable.

Une centrale de traitement d’air intégrant un système de ventilation avancé à flux d’air dirigés pour hôpitaux est une solution bénéfique pour un grand nombre d’espaces dans l’hôpital car ce système permet d’approvisionner l’air neuf de manière ciblée vers les zones en ayant besoin, telles que le bloc opératoire ou le lit de l’hôpital.

Afin d’avoir une idée plus précise de cette variante de conception de centrale de traitement d’air pour l’hôpital, étudions de plus près sa forme concrète adaptée au lit de l’hôpital :

Une centrale de traitement d’air avec système de ventilation avancé à flux d’air dirigés adapté au lit de l’hôpital se compose de trois pièces : deux caisses à fixer sur les côtés du lit et un panneau avec bouche d’évacuation d’air à situer en hauteur dans la chambre hospitalière. Les caisses sur chaque côté du lit comportent des capteurs de mouvement, qui, en fonction de l’orientation de la tête du patient, déduiront sur quelle caisse activer l’évacuation de l’air vicié et sur quelle caisse activer la diffusion de l’air neuf. Le fonctionnement entre les deux caisses se reverse quand le patient tourne la tête dans le sens inverse. Ces caisses contiennent des systèmes de traitement d’air intégrés, format miniature. L’air vicié est renvoyé à la bouche d’extraction sur la caisse qui se trouve face au visage du patient. L’air passe ensuite par un ventilateur de reprise et un filtre HEPA/ULPA, qui retient les polluants y incluses les bactéries et microparticules. Les éventuels germes subsistant dans l’air après la filtration sont exterminés par l’exposition à la lumière UV-C, amplifiée à l’aide du matériel réfléchissant revêtant les parois intérieures de la caisse. Le flux d’air purifié est ensuite corrigé et aligné à l’aide des canaux, et l’air est redistribué dans la direction souhaitée – soit vers le patient, soit vers le haut de la chambre pour en créer les rideaux d’air purifié protégeant le patient et le personnel soignant des émanations d’air pollué. La bouche d’extraction située en haut de la chambre hospitalière permet de créer les flux d’air orientés du bas vers le haut, qui emportent également les émanations d’air pollué (personnes dans l’entourage qui éternuent ou toussent, etc). La conception de cette centrale de traitement d’air pour l’hôpital avec système de ventilation avancé sera certainement très demandée dans les établissements de santé français dans les années à venir.

Source : Arsen K. Melikov: Kan indeklimaet fobedres og risikoen for smittespredning sænkes uden forøget energiforbrug?

 

Les plus pointus des équipements pour améliorer la qualité de l’air intérieur dans l’hôpital

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De multiples précautions et équipements sont nécessaires afin de lutter contre les risques de contamination aérienne et améliorer la qualité de l’air intérieur dans l’hôpital : une hygiène stricte, la désinfection régulière des objets et surfaces, l’isolation des patients atteints de certaines contaminations ou particulièrement sensibles et surtout, un traitement de l’air avec une ventilation respectant la réglementation relative aux établissements de santé.

Certains équipements pour améliorer la qualité de l’air dans l’hôpital sont dédiés aux zones particulièrement sensibles, comme les centres de soin des brûlures ou les unités assurant des greffes.

La protection par pression d’air positive ou négative est une méthode efficace pour éviter le risque de contamination généré par des agents infectieux véhiculés à cause des particules aéroportées. Dans les chambres appartenant à la zone protégée de l’hôpital, le débit d’air est régulé en sorte de créer une différence de pression, à la hausse ou à la baisse, par rapport aux zones avoisinantes. Dans le cas d’une chambre en surpression, un débit d’air plus élevé, compté en Litres d’Air par Seconde et Personne, assurera la haute pression et empêchera l’air à l’extérieur de la chambre d’entrer. Un plafond filtrant à flux laminaire unidirectionnel permet de renouveler l’air dans les zones protégées de manière ciblée et efficace, sans créer de turbulences d’air et en préservant une très bonne qualité sanitaire de l’air. Le taux de renouvellement d’air (TRA) doit rester très élevé. La France fait partie des pays où le brassage et le recyclage de l’air dans les zones protégées de l’hôpital est une procédé déconseillée. Pour éviter tout risque de présence de polluant aéroporté, il est préconisé de n’utiliser que l’air neuf pour renouveler l’air dans les zones les plus sensibles. L’ajout des rideaux d’air avec des flux montants vers le plafond filtrant, permet de renforcer la protection de la zone.

Ces méthodes et équipements pour améliorer la qualité de l’air dans l’hôpital ont été testés et prouvés quant à leur efficacité pour protéger et améliorer la qualité de l’air dans des établissements hospitaliers. Un exemple édifiant constitue les résultats observés lors de l’exposition, sous différentes conditions, d’une population sensible, à un seul et cas d’infection de grippe. Dans une pièce protégée par forte surpression correspondant à un débit d’air de 40 litres par seconde et personne, le risque de contamination suite à l’exposition était de 1,25%. La même exposition mais dans une pièce non-protégée ayant un débit d’air de 10 litres par seconde et personne a donné des résultats extrêmement différents, avec un risque flagrant de contamination de 77,5%.

Les études prouvent qu’afin d’arriver à améliorer la qualité de l’air intérieur dans l’hôpital et restreindre la concentration de particules aériennes et gouttelettes susceptibles de véhiculer des agents infectieux à laquelle s’expose le personnel soignant devant un patient qui tousse, il faut avoir recours à un système de traitement d’air à taux de renouvellement d’air de minimum 12 volumes par heure.

Source : Arsen K. Melikov: Kan indeklimaet fobedres og risikoen for smittespredning sænkes uden forøget energiforbrug?

Quelles recommandations pour les tests de charge de DCV ?

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Pour les systèmes de demande contrôlée de la ventilation (DCV), nous recommandons un test automatisé de la charge avec un débit d’air minimum et un débit d’air maximum fourni à toutes les pièces pour des conditions maximales et de réduire la charge CTA.

Si ce n’est pas possible d’effectuer un test de charge automatisé en raison des composants et de la programmation choisis, nous vous recommandons de vérifier toutes les pièces en mesurant le débit d’air pour une vitesse maximale et minimale du ventilateur. Cela permettra de réduire la charge du système. Ce test de contrôle doit être documenté avec un formulaire précis de contrôle du VAV (débit d’air variable).

Dans les bâtiments comportant de nombreuses chambres avec des fonctions similaires, un échantillonnage aléatoire selon la norme EN 12599 peut remplacer le test de charge.

Source : Guide de recherche SINTEF, Source 24 demandes contrôlées de ventilation – exigences et mise en service.

La ventilation contrôlée réduit la consommation d’énergie de 46%!

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J’ai eu entre mes mains une intéressante thèse en maîtrise de Juha PASILA de FINLANDE au sujet de « la demande en ventilation contrôlée dans les bâtiments scolaires ». Juha a eu la chance de suivre une vieille école équipée d’un système de ventilation standard avec refroidissement pendant une certaine période et il a également obtenu les résultats de la surveillance après la construction rénovée avec un nouveau système de ventilation mécanique.

Juha a également évalué la qualité de l’air intérieur et la température à l’intérieur de l’école avec le nouveau système de ventilation. Dans son mémoire de maîtrise, il a conclu que le nouveau système de régulation à la demande a diminué les frais de chauffage et la consommation jusqu’à 46,8 % de l’énergie et jusqu’à 72,8 % de l’énergie électrique. Le temps de rentabilité de l’investissement a été évalué à sept ans !

Source: Swegon Air Academy. Un forum d’échange et de partage de connaissances basées sur les Enjeux Energétiques dans les Bâtiments Tertiaires.