Gouttelettes et aérosols

L’épidémie liée au coronavirus SARS-CoV2 est l’occasion de faire le point sur la dispersion des agents pathogènes dans les bâtiments, et le rôle des réseaux de ventilation.

A l’évidence, les espaces confinés et mal ventilés sont favorable à la transmissions des infections respiratoires. La durée de l’exposition à ce type d’environnement semble jouer un rôle (Dans ce type d’espaces, les transmissions se font de deux façons : par gouttelettes, expulsées lorsque l’on parle, éternue ou tousse, et par aérosols.

La différence entre gouttelettes et aérosols tient en leur taille et, par conséquence, leur capacité à rester plus ou moins longtemps en suspension dans l’air et à éventuellement se disperser dans un réseau de ventilation. Certains maladies, notamment liées au coronavirus SARS-CoV2, se transmettent également par le contact de surfaces infectées. Il s’agit là d’un mode de transmission qui n’est pas lié aux aspects techniques du bâtiment et que nous n’aborderons pas.

Les gouttelettes (> 10 micron) sont relativement lourdes et tombent à 1 ou 2 mètres de la personne qui les émets en toussant ou éternuant. La transmission se fait dès lors largement par le contact des mains avec des surfaces ou objets préalablement contaminées, puis le transfert des mains vers les yeux ou le système respiratoire. Une transmission directe par inhalation est néanmoins possible entre deux personnes proches (1 à 2 mètres).

Les aérosols sont formés par l’évaporation et dessiccation de gouttelettes. Il a été montré que les particules SARS-CoV-2 peuvent rester actives près de 3 heures dans l’air après leur production (Doremalen et al, 2020). Des particules si petites peuvent facilement être portées sur de longueurs distances par des  mouvements d’air tels que présents dans les bâtiments. La contamination se produit alors par inhalation sans contact rapproché.

Covid19 Prévenir la dispersion d’agents pathogènes

Modes de transmissions des coronavirus (inspiré de publications de l’OMS).


Recommandations

Rapidement après le début de l’épidémie de COVID19, la Fédération des Associations Européennes de Chauffage, Ventilation et Air-conditionnée (REHVA) a publié des recommandations destinées à prévenir la transmission de la maladie. Ces recommandations n’étant pas, à ce moment, appuyées par des preuves scientifiques suffisantes, il s’agissait de recommandations de prudence pour les bâtiments tertiaires, à l’exclusions des bâtiments de soins.

Il est à noter qu’au moment de la publication des recommandations du REHVA, il était supposé que la transmission du SARS-CoV2  ce faisant par gouttelettes et contact uniquement. La transmission par aérosols n’avait pas encore été mise en évidence.

Les études scientifiques avançant, le European Center for Disease prevention and Control (ECDC) a publié en juin 2020 des recommandations concernant les  systèmes de ventilation dans le cadre de la prévention du COVID19. Celles-ci sont globalement cohérentes, bien que moins détaillées, que celles du REHVA.

Globalement, ces recommandations portent principalement sur le maintien de taux de renouvellement d’air élevés.

Dans ce qui suit, sauf mention contraire, les recommandations pointées sont celles du REHVA.


Garantir des débits de ventilation élevés

L’objectif est d’assurer le plus haut taux de ventilation possible par personne, grâce à :

  • L’élargissement des plages de ventilation : commencer la ventilation hygiénique 2 heures avant l’occupation du bâtiment, et l’interrompre deux heures après.
  • La continuation d’une ventilation non-nulle en-dehors des périodes d’occupation.
  • L’adaptation des consignes de modulations, par exemple en réduisant les valeurs cibles des régulations sur base de CO2 à 400 ppm, de sorte que le débit nominal de l’installation soit assuré en permanence.

En mi-saison, ces recommandations ont un impact énergétique limité. En plein été ou hiver par contre, elles risquent d’augmenter significativement les charges thermiques. Il faut donc rester vigilant et veiller à revenir à un fonctionnement « normal » dès que la situation sanitaire le permet.

D’autres recommandations liées sont :

  • D’utiliser autant que possible de l’air extérieur, notamment par l’ouverture des fenêtres, même dans les bâtiment équipés de systèmes de ventilation mécaniques. Cela revient à valoriser les solutions de ventilation intensive mécanique  ou naturelle, comme on le fait pour éviter les surchauffes estivales.
  • De garantir la dépression dans les locaux sanitaires pour limiter les risques de transmission fécale-orale. Cela implique de ne pas y ouvrir les fenêtres lorsqu’une évacuation mécanique par cheminée est prévue, pour ne pas risques des inversions de flux d’air.

Pas de recirculation d’air

A ce jour (juillet 2020), il n’y a pas de preuve de cas de contamination COVID19 à des réseaux de ventilation (ECDC, 2020). Néanmoins,  les aérosols sont plus fins que les filtres classiquement utilisés et peuvent donc être distribués dans un bâtiment par un système de ventilation avec recyclage d’air. Ces systèmes doivent donc être absolument évité en période d’épidémie.

La présence de filtres en amont des clapets de mélange ne change pas cette recommandation, dans la mesure où ils ne sont pas assez fins que pour éviter le passage de particules de type aérosols.

Des systèmes de refroidissement à détente directe,  tels que les climatiseurs, entrainent également des mouvements d’air important dans un local, ce qui peut favoriser la dispersion des aérosols. L’usage de ceux-ci doit également être évité. Par contre, si ces climatiseurs ne peuvent être arrêtés complètement, il est recommandé de laisser tourner leurs ventilateurs en continu, de façon à éviter une sédimentation de particules au niveau des filtres et un apport important de particules dans l’air au moment du réenclenchement.

Dans le même esprit, on évitera les pulsions  d’air directement sur les personnes pour éviter que ce jet ne devienne vecteur de transmission si la personne qui se trouve dans le flux est infectée.


Utilisation sûre de la récupération de chaleur

Des inétanchéités au sein du dispositif de récupération de chaleur peuvent engendrer des contaminations, comme le ferait un recyclage.

C’est particulièrement sensible pour les échangeurs à régénération. En théorie, et lorsque l’installation est  bien réalisée et entretenue, les inétanchéité de ces échangeurs sont de l’ordre de 1 à 2% du débit passant, similaire à celles des échangeurs à plaques. Des inétanchéités de l’ordre de 20% sont par contre possibles en cas de défaut, typiquement à cause de déséquilibres entre les débits entrant et sortant.

Pour résoudre cela à court terme, une augmentation des débits globaux est recommandée, les déséquilibres étant relativement plus important à petits débits. Un by-pass de l’échangeur de chaleur et également possible, sans conséquence énergétique importante en mi-saison.


Eventuellement prévoir une filtration spécifique

Les particules liées à la transmission du SARS-CoV2  sont dans la gamme 70-120 nm. Pour cette gamme de particule, les filtres de type HEPA ont montré leur efficacité. Il s’agit des filtres dit « absolus », ou classes H10 à H14 selon la norme EN779, à savoir les filtres généralement utilisés dans les laboratoires, salles d’opérations, industries pharmaceutiques, … bien plus fins que ceux présents habituellement dans les bâtiments tertiaires.

Néanmoins, des systèmes de filtrations autonomes spécifiques peuvent être temporairement ajouté dans les locaux, pour peu qu’ils soient équipés de filtres HEPA.

Les systèmes portables de filtration électrostatique ou de désinfection par ultra-violet peuvent également être efficaces, lorsqu’il n’est pas possible d’assurer un apport d’air neuf important (Hogeling, 2020).  Mais dû au faible débit que ces systèmes peuvent traiter, ils ne purifieront que des petites zones et doivent donc être placés à proximité immédiate des occupants. Attention cependant aux émissions d’ozone que certains purificateurs d’air engendrent.  Un rapport présentant les différentes technologies de purificateurs d’air est indiqué en bibliographie (Kirkman, 2020).


Prendre ses précautions lors des entretiens

Les entretient normaux d’équipement techniques tels que les filtres ou ventilateurs doivent être maintenus en période d’épidémie, pour assurer leur bon fonctionnement, en particulier garantir que les débits d’air souhaités sont effectivement obtenus.

Cependant, il faut veiller à la santé des personnes qui effectuent ces entretiens. On partira donc du principe de sécurité que les équipements  faisant l’objet de l’entretien son contaminés, en particulier les filtres liés au réseau d’extraction d’air, dans des bâtiments où des cas de contamination ont été identifiés.

Le personnel interviendra dans une installation à l’arrêt, pour ne pas se trouver dans un flux d’air potentiellement contaminé, sera équipé de gants et  d’une protection faciale, et les filtres usagés seront placés dans des sacs scellés.


Les fausses bonnes idées

Contrairement à d’autres transmissions par virus, jouer sur les conditions d’ambiance hydrique et thermique n’a pas d’impact sur les coronavirus. Ceux-ci résistent sans difficultés jusqu’à des humidités au-delà de 80% et des températures au-delà de 30°C, soit au-delà des zones de confort. L’humidification et le traitement d’air ne sont donc pas des moyens de prévention efficaces, et il n’y a pas lieu de modifier les consignes habituelles. Néanmoins, l’ASHRAE recommande de maintenir une humidité relative supérieure à 40%, notamment pour limiter le stress au niveau des systèmes respiratoires des occupants (ASHRAE, 2020).

De la même façon, le nettoyage des conduits de ventilation ne limite pas les risques de contamination. Les particules sont soit trop lourdes pour être aspirées dans les conduits, soit trop légères (aérosols) que pour se déposer à leur surface. Il n’est donc pas recommandé d’augmenter la fréquence d’entretien normale.

Enfin, les remplacement de filtres au niveau des prises d’air extérieur ne doivent pas être fait plus fréquemment qu’à l’accoutumée. Ces filtres ne sont pas considérés comme des sources de contamination, et l’air extérieur est supposé sain.


Bibliographie