Ce que vous avez peut-être manqué...Souper-conférence du 17 octobre 2016
Conférence technique
Impacts de la ventilation sur la qualité de l'air intérieur, la santé et la performance des occupants présenté par Mme Wafa Sakr, ing. B. Ing, DESS, M. Sc.A., Ph.D - Présidente chez SQAI inc.
Nous avons d’abord reçu Mme. Wafa Sakr, qui est venue nous faire un résumé de la littérature scientifique sur les impacts de la qualité d’air intérieure des bâtiments sur les occupants. Tout d’abord, la ventilation mécanique contemporaine permet d’effectuer un contrôle des contaminants, de l’humidité, des odeurs et aussi d’assurer le confort des occupants. Ceci s’accomplie en assurant un débit minimum d’air extérieur, en autant que sa qualité soit bonne.
C’est dès 1836 que les premières recommandations relativement à la ventilation ont fait leur apparition. Mr. Tredgold proposait un taux minimum de 4 PCM/personne afin d’évacuer les rejets métaboliques et compenser pour la combustion des bougies. Jusqu’à 1936, suivant les travaux de Yaglou, plusieurs taux de ventilation ont été proposés, allant de 4 PCM/pers. jusqu'à 30 PCM/pers. (cf. Image 1). En 1936, Yaglou propose un taux de 15 PCM/pers., taux basé sur le contrôle des odeurs corporelles. À cette époque, le niveau de CO2 était utilisé en tant qu’indicateur du niveau de bioeffluent. La norme ASHRAE 62, basée sur les travaux de Yaglou, fait son apparition en 1973 et a été révisée à plusieurs reprises depuis pour éventuellement devenir une référence mondiale sur les taux de ventilation.
Image 1 : Historique des taux de ventilation proposés au fil du temps.
Un point sur lequel Mme Sakr a mis l’emphase durant son exposé est le fait que les taux de ventilations actuels ne sont pas basés sur la santé réelle à court et à long terme des occupants, mais plutôt sur la perception que ceux-ci ont de la qualité de l’air intérieur de l’édifice qu’ils occupent.
Afin d’évaluer les impacts du taux de ventilation dans les bureaux sur la santé des occupants, Mme. Sakr nous présente une revue de la littérature traitant du sujet. En utilisant les Sick Building Syndrome (SBS) symptoms comme base de comparaison, les auteurs concluent que pour diminuer les occurrences des SBS, un taux de ventilation de 50 PCM/personne est recommandé. Ils tirent cette conclusion en comparant le nombre de jours de congé de maladie, le taux de satisfaction de la qualité de l’air intérieur, les symptômes grippaux, le niveau de productivité et d’autres symptômes similaires avec le taux de ventilation par personne utilisé dans un bâtiment pour une période donné (cf. Image 2).
Image 2 : Occurrence des SBS en fonction du taux de ventilation par personne.
Par la suite, Mme. Sakr a fait le même exercice pour les habitations. En utilisant les critères de la qualité d’air intérieur comme le taux d’humidité relative, le taux d’allergènes dans l’air, ainsi que les signes visibles et olfactifs de la qualité d’air, les auteurs concluent qu’un taux de 0,5 changement d’air à l’heure (CAH) améliore significativement la qualité de l’air intérieur en milieu résidentiel. Plus précisément, des liens ont été établis entre un taux de ventilation de minimal 0,5 CAH et la réduction des acariens et donc des crises d’asthmes et des crises d’allergies.
Mme Sakr nous présente également les résultats d’études en milieu scolaire, hospitalier et militaire. Une association peut être faite entre l’accroissement des maladies infectieuses et la diminution de taux de ventilation. Cependant, les données sont encore insuffisantes pour quantifier les exigences minimales de ventilation et la façon dont la ventilation mécanique pourrait affecter la transmission aérienne d'agents infectieux. Mme Sakr précise qu’une étroite collaboration entre ingénieurs et épidémiologistes et que des études multidisciplinaires seront nécessaires pour faire progresser les connaissances.
Bien que la littérature permet de faire des liens directs entre le taux de ventilation et la santé et la productivité des occupants, Mme. Sakr fait ressortir la nécessité de poursuivre les études sur le sujet. Plus particulièrement, quels sont les impacts de la ventilation dans les milieux où l’air extérieur est très pollué? Quel est l’impact du taux de ventilation sur le temps de réaction entre les différents polluants entre eux?
Elle conclue sa présentation en comparant les coûts d’opération d’un système CVAC à celui des salaires des employés travaillant dans les zones desservies par ledit système CVAC. La masse salariale des employés constitue la dépense la plus importante, tandis que les frais d’opération des systèmes CVAC ne représentent qu’une faible proportion (cf. image 3). Actuellement, les exigences de ventilation suggérées par plusieurs normes en vigueur pourraient être insuffisantes et ne pas assurer la protection des travailleurs de bureaux, des élèves dans les écoles et les résidences occasionnant des problèmes de santé et d’inconfort de perte de productivité. Ainsi, augmenter la dépense énergétique en augmentant le taux de ventilation pour assurer une meilleure productivité des occupants, peut représenter une économie nette pour l’employeur. Finalement, Mme Sakr indique qu’il existe d’autres mesures alternatives à la ventilation pour limiter les niveaux de polluants dans l’air l'intérieur, telles que le contrôle à la source ou le nettoyage de l'air à l’aide de filtres.
Image 3 : Coût d’opération incluant les salaires
Ces conclusions vont dans le même sens que la présentation de notre deuxième invité, M. Dan Int-Hout, un conférencier émérite de l’ASHRAE, dont nous allons maintenant présenter les grandes lignes.
Adam Fecteau, comité édition
Conférence principale
You Can't Afford Discomfort présenté par M. Dan Int-Hout Ingénieur en chef chez Krueger, Richardson, Texas
Il n’y pas de secret, une des préoccupations majeures pour les propriétaires immobiliers est la réduction des dépenses engendrées par ses bâtiments. Comment peut-on économiser sur les coûts reliés à un édifice? C’est la question que nous a posé M. Int-Hout en début d’exposé.
Selon lui 4 choses doivent être sous-pesées pour déterminer si une solution est avantageuse du point de vue économique: les coûts initiaux du projet, la dépense énergétique qui sera engendrée chaque année, les salaires (productivité) des employés qui occupent l’édifice et les frais associés au cycle de vie. Actuellement, aux États-Unis, on évalue les frais d’installation des systèmes de CVCA à 35 $/pi2 pour les espaces de bureaux, à un peu plus dans le cas des centre de santé, et un peu moins, soit 20 $/pi2 pour les centres commerciaux. Toujours aux États-Unis, on estime les coûts de chauffage et de climatisation à 2 $/pi2 en moyenne. Ce chiffre diminue si du refroidissement naturel (freecooling) peut être utilisé. Il faut également considérer les coûts associés aux occupants de l’édifice, soit la masse salariale. Si on considère une surface de 150 pi2 par occupant, on obtient une masse salariale moyenne de 300 $/pi2 par année. C’est donc dire que sur la durée de vie d’un bâtiment, le salaire des occupants coûte largement plus cher que tous les autres types de dépenses (cf. image 3).
Nous avons donc avantage à maximiser la productivité des employés en améliorant le confort et la qualité de l’air. La difficulté est que l’employeur, qui paie les salaires, n’est souvent pas celui qui défraie directement les coûts d’entretien et d’énergie. Ceci dit, selon BOMA , la principale raison pour laquelle les locataires ne renouvellent pas leur bail est l’insatisfaction des occupants vis-à-vis du confort thermique de l’édifice. Une autre raison, selon M. Int-Hout, pour le propriétaire immobilier d’assurer un confort adéquat.
Les constats
M. Int-Hout poursuit en nous présentant quelques-unes de ses constatations sur les bâtiments :
- Les frais énergétiques excèdent souvent les prévisions;
- Les besoins en rénovations ne sont pas considérés au départ;
- Les charges sont différentes des valeurs ordinairement estimées par les ingénieurs;
- Les logiciels de conception ne peuvent modéliser les technologies émergentes;
- Les propriétaires immobiliers ne savent pas comment opérer leur bâtiment de manière efficace et garantir le confort des occupants;
- Et conséquemment, la productivité des travailleurs en souffre.
Concernant ce dernier point, M. Int-Hout nous explique que de mauvaises conditions ambiantes sont la cause de taux d’absentéisme élevée chez les employés, qu’un mauvais contrôle des bruits ambiants réduit la concentration et que l’incapacité de la direction d’offrir de bonnes conditions affecte le moral des employés (cf. ASHRAE Journal, juillet 2013). Nous l’avons vu avec la présentation de Mme Sakr, une meilleure ventilation améliore aussi la productivité!
Par ailleurs, M. Int-Hout présente certaines causes possibles aux factures énergétiques salées, à savoir qu’il est difficile de contrôler l’humidité ambiante à faible charge, qu’un mauvais ajustement des diffuseurs ne permet pas aux thermostats de pièce le lire correctement la température ambiante et que le refroidissement naturel n’est souvent pas bien mis à profit.
Notre rôle
M. Int-Hout présente ensuite des pistes de solutions pour améliorer le confort et réduire les coûts énergétiques des bâtiments. D’abord, selon lui, nous devons remettre en perspective le « rule of thumb ». Typiquement, pour un design intérieur standard, on parle d’une charge de 1 PCM/pi2, mais en réalité les charges sont beaucoup moindres soit 0,3 PCM/pi2. M. Int-Hout donne l’exemple d’un édifice où le taux a été fixé à 0,22 PCM/pi2 et pour lequel 99 % des occupants se sont déclarés satisfaits. Ensuite, il faut bien choisir et ajuster les diffuseurs et les bouches d’air pour éviter les courants d’air et la stratification. Il faut aussi orienter nos conceptions vers des charges intérieures réduites et prendre avantage du refroidissement naturel. Aussi, en aménageant des fentes de retour d’air le long des fenêtres au périmètre, l’air chaud peut retourner au plenum par convection naturelle et sans aucun travail du système de ventilation! Il faut également assurer le bon fonctionnement du chauffage terminal et respecter le code. Pour ce faire, il faut notamment limiter le différentiel de température entre l’air alimenté et l’air ambiant à 15°F et assurer un brassage minimal de l’air, sinon, il faudra majorer la ventilation de 25% (cf. ASHRAE 62.1). Finalement, il faut prévoir et contrôler adéquatement les niveaux de bruits. M. Int-Hout poursuit en comparant différents modes de distribution de l’air neuf comme les boîtes VAV à pression indépendante, les boîtes à double entrée, les boîtes avec moteur ECM et les boîtes avec refroidissement et les stratégies associées. À ce titre, des recherches récentes (et en cours) permettrons d’évaluer la consommation énergétique des systèmes de distribution dont les boîtes VAV avec moteur ECM (cf. Janurary 2015 ASHRAE Journal article).
En conclusion, Le confort des occupants est une nécessité incontournable pour assurer la rentabilité d’un bâtiment et M. Int-Hout précise qu’en tant qu’ingénieurs dans le domaine du bâtiment, notre rôle n’est pas de réduire la dépense énergétique à tout prix. Il est de notre responsabilité de voir au confort et la santé des occupants.
Articles parus dans l'ashrae journal et en lien avec la présentation:
Veuillez noter que les articles ci-dessous sont disponibles sur le site de ASHRAE lorsqu'on est membre dans la zone sécurisée.
INT-HOUT, Dan. « Slots are Adjustable », ASHRAE Journal, June 2013
INT-HOUT, Dan. « Comfort vs. Energy Use », ASHRAE Journal, July 2013
INT-HOUT, Dan. « Research Validates VAV », ASHRAE Journal, August 2013
INT-HOUT, Dan. « Air Balancing Area Factors », ASHRAE Journal, September 2013
INT-HOUT, Dan. « You Have to Prove It », ASHRAE Journal, October 2013
INT-HOUT, Dan. « Air Distribution in the OR », ASHRAE Journal, December 2013
INT-HOUT, Dan. « VAV Coils, Fan Coil Devices », ASHRAE Journal, January 2014
INT-HOUT, Dan. « Conditioning Challenges: Lobbies and Atriums », ASHRAE Journal, February 2014
INT-HOUT, Dan. « High Performance Air-Distribution Systems », ASHRAE Journal, March 2014
INT-HOUT, Dan. « Compliance to Standard 55 », ASHRAE Journal, April 2014
INT-HOUT, Dan. « The Deal About Duct Lining », ASHRAE Journal, May 2014
INT-HOUT, Dan. « Variable Volume DOAS Fan-Powered Terminal Unit », ASHRAE Journal, August 2014
INT-HOUT, Dan. « Chilled Beams Selection », ASHRAE Journal, November 2014
INT-HOUT, Dan. « VAV Series Fan Terminals », ASHRAE Journal, January 2015
INT-HOUT, Dan. « Basics of Well-Mixed Room Air Distribution », ASHRAE Journal, July 2015
INT-HOUT, Dan. « VAV Terminal Units: Looking Back, Ahead », ASHRAE Journal, October 2015
Mariline Fréchette, comité édition
Voici un aperçu des différents présentoirs de notre dernière soirée
distributionS bruno valois inc.
Bruno Valois
itc technologies montréal inc.
Malek El Zahr, Hugo Giguère, François Guillemette, Julie Fortier, Pablo Balcazar, Jean-Philippe Zyromsky, Robin Labbé
enertrak
Vic Epifani, Steven Micheli, Marc Maccache, Rime Mansour, Roger Nashrallah, Yves Paquette, Vincent Dubreuil-Hébert
aerco
Gino DiNezza, Émilie Boyer, Elpidio Vega, Sébastien Champoux
Photos Robert Paquette, comité édition
ASSISTANCE
130 PARTICIPANTS PRÉSENTS
18 ÉTUDIANTS PRÉSENTS