Des tests menés dans la maison expérimentale Maria du CSTB, ont permis d'apprécier l'efficacité de la méthode de mécanique des fluides pour étudier les mouvements d'air et de polluants dans des environnements réels.
 

Des tests menés dans la maison expérimentale Maria du Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB), ont permis d'apprécier l'efficacité de la méthode de mécanique des fluides pour étudier les mouvements d'air et de polluants dans des environnements réels.

La vie moderne pousse les citadins à passer de 70 à 90 % de leur temps dans des lieux clos ou semi-clos. D'où l'intérêt de la communauté scientifique pour la qualité de l'intérieur des locaux, et pour le chercheur Jean-Jacques Akoua, de trouver des indices pertinents pour répondre aux questions posées par sa dégradation. Objectif : améliorer l'efficacité des systèmes de ventilation. En effet, pour assurer une bonne qualité d'air, la solution consiste à minimiser les sources de pollution et à assurer un renouvellement d'air suffisant. Or, le coût énergétique du renouvellement d'air occupe une part de plus en plus significative dans la dépense énergétique du bâtiment.

En premier lieu, il a fallu comprendre l'influence de la ventilation sur la qualité de l'air dans les locaux et vérifier la pertinence des outils numériques actuels dans des environnements réalistes pour démontrer le comportement de ces phénomènes physiques.

Grâce à la modélisation à l'aide de logiciel de mécaniques des fluides, Jean-Jacques Akoua a pu ainsi mettre en image le transport de polluants dans l'air et évaluer le poids de chacun de ces phénomènes à travers une analyse dimensionnelle. Les paramètres d'intérêt (vitesse de l'air, température, concentration en polluant) sont calculés sur plusieurs centaines de milliers de points, permettant de visualiser les panaches thermiques et les mouvements d'air ainsi que la répartition de polluants. L'analyse révèle des situations hétérogènes vis-à-vis du renouvellement d'air et de la présence des polluants.

Pour étayer cette étude, des expérimentations ont été réalisées dans la maison MARIA (Maison Automatisée pour des Recherches Innovantes sur l'Air) au CSTB de Champs-sur-Marne, d'abord dans la cuisine, puis dans la chambre. Dans le premier scénario, l'expérience avait pour objet d'étudier l'impact d'une source de pollution émise en un point donné et de manière ponctuelle, sur la qualité de l'air. À cet effet, ont été mises en scène une poêle spéciale développée pour le test et une plaque chauffante représentant une source de vapeur de cuisson. Plusieurs essais comparant l'efficacité d'un système de Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) et d'une hotte de cuisine ont prouvé que les vapeurs de cuisson étaient plus importantes en partie haute de cuisine, près du plafond. Ils ont aussi mis en évidence l'efficacité réelle de la hotte de cuisine qui extrait davantage de vapeurs de cuisson que la VMC. Des tests sont en cours pour vérifier cette conclusion lorsque le débit de la hotte est équivalent à celui de la VMC.

Dans le scénario de la chambre ventilée, il s'agissait de mesurer l'émission de pollution provenant d'une source répartie dans toute la pièce - en l'occurrence un parquet de bois de pin - pour en étudier l'impact sur le renouvellement de l'air et la pollution émise. L'alpha pinène a été pris comme traceur des composés organiques volatils. Un choix qui semble pertinent aux vues des mesures réalisées. Les polluants se stabilisent au niveau du sol et restent relativement homogènes dans le reste du volume, alors que dans la cuisine, on a noté des panaches de polluants marqués. Conclusion : l'exposition des personnes aux polluants peut varier selon l'endroit où elles se trouvent dans la pièce.

L'algorithme développé à partir de ces tests, a permis de comparer l'efficacité d'élimination de polluants pour des systèmes de ventilation à débits différents, et de rapprocher ces résultats de mesures obtenues in situ dans une vraie maison (code commercial de calculs Fluent). Si la concordance est là, elle nécessite une bonne expertise physique et numérique de la part de l'utilisateur de tels codes. En outre, certaines limites peuvent apparaître dans les résultats obtenus par le calcul dans le cas d'une maison trop perméable.

Source : Observatoire de la Qualité de l'air intérieur, tél.: 01.46.47.79.62. Thèse : ''Appréciation de l'efficacité de la ventilation pour l'étude de la qualité de l'air intérieur''