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

ComposésinorganiquesCO, NO, NO2, O3, SO2, NH3

…

Composésorganiques

volatils

Composésradioactifs

Radon

Particulesorganiques &

minérales

Moisissures

Virus&

bactéries

ParticulesmétalliquesPb, 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 travail5%

Bar/restaurant2%

Autre lieu intérieur

11%

Transports6%

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 1Formaldéhyde 1Radon 222 1Fumée cigarette 1Particules fines diesel 1Tétrachloréthylène 2ATrichloréthylène 2A1,2-Dichloroéthane 2BAcétaldéhyde 2BEthylbenzène 2BDichlorométhane 2BStyrène 2BPhtalate DEH 2BDichlorvos 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

que

rela

tif d

’ast

hme

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-économiquesCoût 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 ERPRèglementation 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

01/01/201801/01/2015

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 ERPRèglementation 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

Taux

d'é

mis

sion

(µg/

m2 /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 fonctionnalisésSystèmes opérant par la ventilation

QEI

Santé

Energie

Economie

Morbidité

Congés m

aladie, soins

Préc

arité

(cha

uffa

ge,

prod

uits

, com

porte

men

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 …