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Qualité de l’air et confort: enjeux sociaux, sanitaires et économiques
Poitiers, 21 Mai 2014
Patrice BLONDEAU
Journées des écoles doctorales « Energie, transports, habitat : quels enjeux pour demain? »
Introduction
La conception énergétique des bâtiments à une influence directe sur le confort et la santé de leurs occupants
L’instauration des nouvelles règlementations thermiques a induit de nouvelles pratiques de construction, de ventilation, de chauffage
Exigence de maîtrise des infiltrations d’air dans la RT 2012 (Q4,max=0.6 m3/h/m2 avec contrôle)
Systématisation des pratiques de ventilation intermittente ou modulée : programmation horaire, hygroréglable, sonde CO2
Utilisation de nouveaux matériaux (e.g. superisolants ou peintures fabriquées à partir de nanoparticules)
Quel impact sur le confort et la qualité de l’air offerts aux occupants?
Acte de naissance de la thématique QAI = 1ères réglementations thermiques
Développement des puits climatiques, du chauffage au bois, …
Quelles conséquences potentielles en termes sanitaires, sociaux et économiques ?
Introduction
La pollution de l’air intérieur : nature et sources
Ce qui se fait déjà pour améliorer la qualité de l’air intérieur …
Enjeux sanitaires et socio-économiques liés à la qualité des environnements intérieurs (QEI)
1
… Et ce qu’il reste à découvrir!
2
3
4
4Journée technique PREBAT « Bâtiments à Basse Consommation Energétique: mieux concevoir, construire et rénover demain », Poitiers, 13/06/2013
Polluants de l’air intérieur
Composésinorganiques
CO, NO, NO2, O3, SO2, NH3
…
Composésorganiques
volatils
Composésradioactifs
Radon
Particulesorganiques &
minérales
Moisissures
Virus&
bactéries
Particulesmétalliques
Pb, Cu, Se, Cr, As, Cd
AllergènesPollens, acariens,
...
Polluantsgazeux
Composésorganiques semi-volatils
Pesticides, HAP Phtalates
…
Particulesinertes
Bio-contaminants
Fibres
Sous-Sol
Air extérieur
MatériauxMobilier
OccupantsActivités
Sources de polluants dans l’air intérieur
- PM10, PM2.5
- Ozone, NOx
- COV (alcanes, BTEX)
- COSV (pesticides)
- Pollens
- COV (friches industrielles)
- Radon- COV
- COSV (sols plast., mousses / tissus)
- Particules et fibres
- Spores
- COV (ménage, tabagisme, électroménager, …),
- CO, NOx
(combustions)
- Particules (imprimantes, copieurs)
- COSV (pesticides, électroménager)
- Allergènes
Air77%
Nourriture14%
Boisson9%
Enfants
Air59%
Nourriture22%
Boisson19%
Adultes
Source : Licari et al, 2005
Répartition des différentes voies d’exposition à la pollution
Habitation68%
Lieu de travail
5%
Bar/restaurant
2%
Autre lieu intérieur
11%
Transports
6%
Extérieur8% Source: Klepeis et al, 2001
Budget espace-temps de la population américaine
Enjeux sanitaires
La pollution de l’air intérieur est la principale voie d’exposition à la pollution …
Amérique
Asie du Sud-Est
Pacifique OuestEurope
Est Méditerranée
Afrique
Monde
4.3 millions
3.7 millionsAir intérieur
Air extérieur
WHO (2014) Burden of disease from Household Air Pollution for 2012 - Summary of results.
http://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/databases/FINAL_HAP_AAP_BoD_24March2014.pdf
8 millions de décès prématurés dans le monde en 2012
75% en Asie du sud-est et Pacifique Ouest
50% dus à la pollution de l’air intérieur (chauffage et cuisine à partir de biomasse ou charbon)
Enjeux sanitaires
La pollution de l’air tue !
Polluant de l’air CIRC
Benzène 1
Formaldéhyde 1
Radon 222 1
Fumée cigarette 1
Particules fines diesel 1
Tétrachloréthylène 2A
Trichloréthylène 2A
1,2-Dichloroéthane 2B
Acétaldéhyde 2B
Ethylbenzène 2B
Dichlorométhane 2B
Styrène 2B
Phtalate DEH 2B
Dichlorvos 2B
Toxicité avec effet de seuil
Etablissement de valeurs guides pour l’air intérieur (VGAI) par les autorités sanitaires compétentes
Cancérogénicité sans effet de seuil
Perturbations du système endocrinien (COSV)
Classement des substances par le Centre International de Recherche sur le Cancer
Les effets sur la santé de la pollution de l’air intérieur peuvent être de différents types
Les effets contractés peuvent être transmis aux futures générations en modifiant l’expression des gênes
Expliquent en partie la recrudescence de l’allergie, des AVC, du diabète, de l’obésité, …
Effet cancérogène certain (1), probable (2A), possible (2B)
http://www.appanpc.fr/
Enjeux sanitaires
0.17 0.29 0.38 0.62Taux de renouvellement d’air moyen (vol/h)
1.5
1
0.5
0
2
Augmentation du risque d’asthme chez les enfants en fonction de la quantité de di(2éthylehexyle)-phtalate dans la poussière des logements (Bornehag et al, 2003)
0.3 0.6 1.0 2.1
0
1
3
2
Ris
qu
e re
latif
d’a
sth
me
Concentration moyenne en phtalatemg de DEHP par g de poussière domestique
Probabilité pour un enfant de ressentir un symptôme allergique en fonction du taux de renouvellement d’air de son logement (Bornehag et al, 2005)
L’impact sur la santé de la pollution de l’air intérieur est clairement démontré!
Enjeux sanitaires
Coût total de l’opération 100%
Coût relatif au bâtiment10%
Dépenses de personnel (salaires)80%
Coûts divers10%
Dépenses énergétiques0.3-0.6%
Coûts de construction7%
Fonctionnement et maintenance 3%
Electricité 0.2-0.4%
Chauffage 0.1-0.2%
Décomposition des dépenses de fonctionnement dans un immeuble de bureaux (source : Guide REHVA n°6)
Pour un entrepreneur, les salaires constituent la principale charge financière
Enjeux socio-économiques
Coût privé: productivité & absentéisme au travail
0
2
4
6
8
10
12
14
16
22 24 26 28 30 32 34
Bais
se d
e la
per
form
ance
(%)
Température intérieure (°C)
Niemelä et al (2001)
Niemelä et al (2002)
Federspiel et al (2002)
Link et Pepler (1970
Source : thèse Grignon-Massé
Enjeux socio-économiques
De nombreuses études scientifiques montrent une corrélation nette entre conditions d’ambiance sur le lieu de travail et productivité / absentéisme au travail ou performance d’apprentissage
Gain de 1% de productivité:
Équivalent à 0.8 % des dépenses de fonctionnement (équivalent au coût de l’énergie)
Compense une augmentation de 5% du coût de construction
Mise en évidence de l’influence du confort thermique sur la performance au travail
Coût privé: productivité & absentéisme au travail
Coût public de la qualité de l’air intérieur
Asthme en France, 2006 (IRDES2):
- 4 millions de personnes touchées- 600 000 journées d’hospitalisation, 7 millions de jours d’arrêt de travail/an- Coût estimé à 1.5 milliard € /an3-4
4 Coût social et sanitaire de la grippe (année moyenne): 460 millions €/an (BVS ANSES n°20, 2013)
Mortalité précoce liée à la QAI
2 Institut de recherche et de documentation en économie de la santé
1 Sur la base d’un coût de la vie de 115 000 €/an donné par le rapport Quinet de 2013
3 Dont 1 M€ pour le remboursement des médicaments anti-asthmatiques, + 60% par rapport à 2000
Enjeux socio-économiques
Benzène; 851
Trichloroéthylène; 39
Radon; 2694CO; 308
Particules; 14331
Fumée de tabac environnementale;
1279
Morbidité sans mortalité: prise en charge des congés maladies et des soins
Coût socio-économique par polluant (en M€)
Le coût socio-économique de la pollution de l’air intérieur a été estimé à 19.5 milliards d’euros /an en France (Kopp et al, 2014)
Sondage IFOP pour la Fédération Française des Tuiles et Briques (4-6 juin 2008, 1000 personnes)
1 Français sur 3 a déjà ressenti une gêne attribuée à la qualité de l’air intérieur
90% des Français font un lien entre qualité de l’air à leur domicile et santé
80% des Français se déclarent préoccupés par la qualité de l’air intérieur
Les bureaux d’étude spécialisés relèvent une augmentation régulière des demandes de conseils dans la conception énergétique et sanitaire des ensembles de bureaux et lieux publics
Marché économique de la qualité de l’air intérieur
Enjeux socio-économiques
Règlementation sur la qualité de l’air intérieur
Ce qui existe déjà …
Les matériaux
Depuis le 1er Janvier 2012, étiquetage obligatoire des caractéristiques environnementales (émissions en COV) des produits de construction et de décoration (Arrêté du 19/04/2011)
Extension de l’étiquetage à l’ameublement, aux désodorisants d’intérieur, aux produits d’entretien dans les prochaines années ?
Etiquette A+, A, B ou C en fonction des facteurs d’émission mesurés et des concentrations d’exposition calculées pour 10 COV
Taille minimum 15x30 mm
Règlementation sur la qualité de l’air
Interdiction de commercialisation des matériaux contenant des substances classées CMR1 ou CMR2 (Arrêté du 30/04/2009 et Arrêté modificatif du 28/05/2009):
TrichloréthylèneBenzène2-éthylehexyle phtalate (DEHP)Dibutyle phtalate (DBP)
Obligation aux propriétaires de mesurerl’activité du radon dans 29 départements(Arrêté du 22/07/2004) : établissements d’enseignement, sanitaires, pénitentiaireset thermaux)
1000 Bq.m-3
400 Bq.m-3
Pas d’action correctiveobligatoire
Action correctivesimple (ventilation,étanchement, …)
Action correctiveà bref délai(diagnostic et travaux)
Mise en œuvre d’actions correctives en fonction des niveaux d’activité mesurés
Surveillance obligatoire de la QAI dans les ERP
Règlementation sur la qualité de l’air
Mesure des concentrations en formaldéhyde, benzène et CO2 dans les ERP (Décret du 5 janvier 2012)
Etablissements concernés et dates butoirs de mise en œuvre
01/01/2015
01/01/2023
01/01/2020
01/01/2018
01/01/2015
01/01/2020
01/01/202301/01/2023
Mesures à la charge des propriétaires ou exploitants (fréquence : 7 ans)
Établissements d'accueil collectif d'enfants < 6 ans Accueils de loisirs Établissements d'enseignement ou de formation
professionnelle du 1er et du 2nd degré Écoles maternelles Écoles élémentaires Établissements du 2nd degré
Établissements sanitaires et sociaux Établissements pénitentiaires pour mineurs Piscines couvertes
Surveillance obligatoire de la QAI dans les ERP
Règlementation sur la qualité de l’air
Des besoins de recherches dans de nombreuses disciplines scientifiques
Ce qu’il reste à découvrir …
- Impact des polluants en mélange
- Etablissement de valeurs guides (VGAI) et de valeurs de gestion (VG)
- Hiérarchisation des polluants de l’air intérieur
- Evaluation des nouveaux polluants (nanoparticules, COSV, …)
Effet synergétique démontré pour des mélanges binaires:
- Ozone et pollens pour l’asthme
- Ozone et aldéhydes pour l’inflammation bronchique
- Radon et fumée cigarette pour cancer du poumon
Effet inhibiteur possible pour d’autres mélanges
Définition de ce qu’est une bonne QAI et élaboration d’indices de qualité de l’air validés pour la mesurer:
Médecine : toxicologie, épidémiologie, biologie …
Impact sanitaire de la pollution de l’air intérieur
« Les fumeurs chroniques courent 20 à 25 fois plus le risque de contracter un cancer du poumon qu’un non fumeur à des concentrations moyennes de radon telles que communément observées dans les habitations de diverses régions du monde » OMS, communiqué de presse du 15/12/2010
Source : Darby, S et al. BMJ 2005;330:223
Risque de cancer du poumon à 75 ans pour des fumeurs et non fumeurs en fonction de la concentration en radon dans les maisons (la taille des cercles indique la proportion de mesures à la concentration en abscisse)
Risque relatif de cancer du poumon (par rapport à C = 0 Bq/m3) en fonction de la concentration en radon dans les logements
Médecine : toxicologie, épidémiologie, biologie …
Impact sanitaire de la pollution de l’air intérieur
Chimie, physicochimie, analyse, transferts, …
Mécanismes d’émission et de transformation des polluants dans l’air intérieur
Caractérisation des mécanismes réactionnels qui conduisent à la formation de substances toxiques à l’intérieur des bâtiments
Recensement et caractérisation des sources internes de polluants dans les bâtiments
Réactions au sein des matériaux sous l’effet du rayonnement, de l’humidité, de réactions acide-base
Production de composés oxygénés (e.g. formaldéhyde) et de particules ultra-fines
Emissions secondaires de substances odorantes, de composés oxygénés toxiques
Emissions en formaldéhyde par un panneau de fibres de bois à différents niveaux d’humidité
relative et à T=23°C
0
50
100
150
200
0 4 8 12 16 20 24 28
Tau
x d
'ém
issi
on
(µ
g/m
2 /h
)
Temps (jours)
2% 10% 20% 30% 40%
50% 60% 70% 80% 90%
Réactions dans l’ambiance sous l’effet du rayonnement et de la température
Définition de solutions de ventilation efficaces par la modélisation des transferts de polluants dans les espaces intérieurs
Génie climatique, génie des procédés, physico-chimie, …
Solutions et stratégies optimales de contrôle de la qualité de l’air
Spécification/élaboration de solutions d’épuration de l’air optimales en termes d’efficacité, de consommation énergétique et de coût
Développement de moyens de mesure de la qualité de l’air
Appareils portables pour le diagnostic des bâtiments
Capteurs de qualité de l’air capables de piloter les installations de ventilation (sensibilité, sélectivité, dérive dans le temps, coût)
Matériaux fonctionnalisés
Systèmes opérant par la ventilation
QEI
Santé
Energie
Economie
Morbidité
Congés m
aladie, soins
Pré
carit
é (c
hauf
fage
,
prod
uits
, com
porte
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ts)
Mor
talit
é
Adaptation
Coût
Règlem
entation
Conclusion
La règlementation sur la qualité de l’air intérieur se met en place
Sans que cela ne se fasse dans le cadre d’une approche globale de la règlementation du bâtiment
Sans que les concepteurs de bâtiment n’aient nécessairement tous les outils pour satisfaire à cette règlementation
La performance énergétique des bâtiments ne doit pas se faire au détriment de la QEI, sous risque :
De conséquences économiques et sanitaires importantes
D’inefficacité des politiques énergétiques
Pour en savoir plus …