Dioxyde de carbone intérieur

Le dioxyde de carbone (CO₂) est un gaz invisible dont l'odeur n'est pas perceptible par les sens humains.

Composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène, le CO₂ est très courant et pratiquement inoffensif en petites quantités. Mais à des concentrations élevées, le CO₂ peut remplacer l'oxygène et causer des dommages, voire la mort.

La ventilation avec de l'air frais est la principale méthode pour réduire les émissions de CO₂ à l'intérieur des bâtiments. L'accumulation de CO2 à l'intérieur peut être particulièrement problématique dans de nombreux espaces en raison du manque de ventilation lorsque les fenêtres et les portes sont fermées pendant les journées chaudes ou polluées.

L'augmentation des concentrations de CO₂ dans le monde constitue également une menace pour les concentrations intérieures de CO₂ à l'intérieur des bâtiments, car le CO₂ (un gaz à effet de serre) peut s'infiltrer à l'intérieur. Depuis 1990, les émissions de CO₂ ont augmenté de près de 61 %, passant d'environ 20 gigatonnes à près de 35 gigatonnes en 2021 (voir figure 1).¹

Figure 1 : Émissions mondiales de CO2 1990-2021 (en gigatonnes), avec une augmentation globale de près de 61 % depuis 1990. Source : Agence internationale de l'énergie (AIE) : Agence internationale de l'énergie (AIE)

Bien que les émissions de CO₂ aient baissé de près de 6 % en 2020 en raison de la réduction des activités humaines due à l'élargissement de l'Union européenne, les émissions de CO pandémie de COVID-19LES ÉMISSIONS DE CO₂ ont largement retrouvé leur niveau d'avant la pandémie et devraient encore augmenter d'au moins 5 % en 2021.

L'ouverture des fenêtres et des portes peut contribuer à réduire temporairement les émissions intérieures de CO₂.

En outre, la ventilation mécanique peut contribuer à réduire les émissions intérieures de CO₂. Elle peut également contribuer à réduire d'autres polluants intérieurs courants, tels que les composés organiques volatils (COV), les particules, les virus et les bactéries par dilution.

La surveillance du CO₂ à l'intérieur des bâtiments est également essentielle pour comprendre l'ampleur des émissions de CO₂ dans un espace, sa relation avec d'autres polluants atmosphériques dans cet espace et la réduction de ses effets sur la santé.

Pour en savoir plus sur le CO₂ et son impact sur l'environnement intérieur :

• les sources les plus courantes de CO₂
• les niveaux acceptables et malsains de CO₂
• la relation entre le CO₂ et la pollution atmosphérique
• comment surveiller efficacement le CO2 à l'intérieur des bâtiments et contribuer à réduire les émissions intérieures de CO₂

Sources de CO₂

La respiration humaine - et plus précisément l'expiration - est de loin la source la plus courante de CO₂.²

L'inhalation amène l'oxygène (O2) dans les poumons et la circulation sanguine, où les globules rouges le transportent dans tout le corps pour soutenir les cellules corporelles. Le dioxyde de carbone est un sous-produit de l'oxygène utilisé par les cellules pour produire l'énergie nécessaire au métabolisme. Les globules rouges ramènent ensuite le dioxyde de carbone vers les poumons, où il est expiré dans l'air.

Lorsque l'exhalation est la principale source naturelle, les émissions intérieures de CO₂ à l'intérieur des bâtiments dépend principalement de deux facteurs : la taille de la pièce et le nombre d'habitants.

Plus l'espace est petit et plus il y a de personnes dans l'espace, plus l'accumulation de CO₂ s'y accumule rapidement. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'air des salles de conférence ou de classe bondées peut commencer à être vicié et donner une impression de somnolence ou de désorientation, même après un court laps de temps.³

D'autres sources courantes de CO₂ à l'intérieur des bâtiments :

• les fumées de flammes de cuisinières ou de fours
• la fumée provenant cheminées ou l'usage du tabac
• les gaz d'échappement des véhicules provenant des garages ou des routes et autoroutes avoisinantes
• les appareils de chauffage fonctionnant au gaz ou au kérosène
• la matière organique qui se décompose dans le sol sous les bâtiments
• CO extérieur₂ s'infiltrant à l'intérieur des bâtiments, en particulier à partir de sources d'énergie fossile proches, comme les usines

Comprendre le CO₂ à l'intérieur des bâtiments

Le CO à l'intérieur des bâtiments₂ intérieur est mesuré en parties par million (ppm). Plus le nombre de ppm est élevé, plus le CO₂ est concentrée.

Le taux de CO₂ à l'intérieur des bâtiments varie entre 400 et 1 000 ppm, mais peut atteindre 40 000 ppm dans des cas extrêmes.⁴

De petites augmentations temporaires du taux de CO₂ à l'intérieur des bâtiments ne constituent généralement pas une menace majeure pour la santé humaine. Ces courtes pointes peuvent souvent être résolues simplement en aérant l'espace ou en utilisant un système de ventilation et d'épuration mécanique à haut rendement.

À des niveaux plus élevés, de 2 000 à 5 000 ppm et plus, le CO₂ peut provoquer des symptômes à court terme qui perturbent l'attention et la cognition, ainsi que des effets sur la santé dus à une exposition à long terme.

Normal : 400-1 000 ppm
Taux normal de CO₂ à l'intérieur des bâtiments se situent entre 400 et 1 000 ppm. Cela signifie que l'espace est correctement ventilé et que le renouvellement de l'air est constant.

Un espace bien ventilé et non exposé à des sources proches de CO₂ telles qu'une usine ou une autoroute très fréquentée, connaîtra généralement des concentrations de CO₂ à l'extrémité inférieure de cette échelle. Un espace mal ventilé ou situé à proximité d'une importante source d'émissions de CO₂ peut commencer à monter dans cette échelle.

Les maisons, les écoles et les immeubles de bureaux récents, conçus avec des enveloppes de bâtiment étanches pour une plus grande efficacité énergétique, sont plus susceptibles de connaître des niveaux élevés d'émissions de CO₂ en raison d'un manque d'échange d'air avec l'air frais extérieur. Ce phénomène est particulièrement probable lorsque les portes et les fenêtres sont fermées ou que la ventilation mécanique et la technologie de filtration sont insuffisantes.⁵

Symptômes légers : 1 000-2 000 ppm
Au-delà de 1 000 ppm, le CO₂ commence à provoquer des symptômes perceptibles car l'oxygène de l'air est déplacé par les molécules de CO2.⁶

Les symptômes courants, mais bénins, qui résultent souvent de l'exposition au CO₂ dans cette fourchette sont les suivants

• somnolence
• sensation d'étouffement
• légère confusion
• désorientation

Taux de CO₂ peut contribuer à réduire ces symptômes ainsi que les niveaux d'autres polluants nocifs de l'air intérieur. C'est pourquoi certaines législatures ont rendu obligatoire la ventilation intérieure moyenne journalière du CO₂ à l'intérieur des bâtiments dans la partie inférieure de cette fourchette, afin d'encourager une ventilation cohérente.

C'est dans cet esprit que l'assemblée législative de l'État de Californie a adopté la loi AB-841 à la fin de l'année 2020. Entre autres exigences pour les la ventilation et la filtration dans les écolesce projet de loi fixe une limite supérieure pour les émissions intérieures de CO₂ à 1 100 ppm dans les salles de classe californiennes et exigeait des écoles qu'elles mettent en place des systèmes intérieurs de captage et de stockage du CO₂ à l'intérieur des bâtiments afin de garantir le respect de cette limite.⁷

Symptômes modérés : 2 000-5 000 ppm
Au-delà de 2 000 ppm, le CO₂ peut entraîner des symptômes perturbateurs sur le plan de la santé et de la cognition, notamment

• des maux de tête
• la somnolence
• oppression thoracique
• augmentation du rythme cardiaque
• diminution de l'attention
• manque de concentration
• nausées

La figure 2 illustre un cas de CO₂ dans cette fourchette, ainsi que des mesures de la pollution intérieure par les particules (en vert) et de la pollution extérieure par les particules (en jaune).

Figure 2: LES ÉMISSIONS DE CO₂ supérieurs à 2 000, ce qui indique des niveaux modérément élevés de CO₂. Source : IQAir AirVisual Pro : IQAir AirVisual Pro

Haute teneur en CO₂ dans cette gamme est également associée à le syndrome des bâtiments malsains (SBS).⁸ Le SBS désigne une série de symptômes qui accompagnent la mauvaise qualité de l'air dans un bâtiment qui n'est pas correctement ventilé. Le manque de ventilation peut entraîner une accumulation de polluants de l'air intérieur tels que le CO₂ et d'autres contaminants tels que les bactéries, les virus et les bactéries. les composés organiques volatils (COV).⁹

Symptômes graves ou mortels : 5 000-40 000 PPM
Au-delà de 5 000 ppm, le déplacement de l'oxygène causé par un taux élevé de CO₂ à l'intérieur des habitations entraîne des symptômes notables et potentiellement mortels, augmentant le risque de :

• perte de conscience
• vision floue
• transpiration
• tremblements
• rythme cardiaque élevé
• asphyxie
• mort

À ce niveau élevé d'exposition, un respirateur ou un traitement médical d'urgence peut être nécessaire pour aider une personne à obtenir suffisamment d'oxygène pour respirer à nouveau normalement, en particulier après de longues périodes d'exposition.¹⁰

De nombreux organismes de réglementation, tels que l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) des États-Unis, ont fixé des limites strictes pour aider à prévenir l'exposition au CO₂ sur le lieu de travail ne dépasse pas 5 000 ppm.¹¹ Des méthodes d'échantillonnage spécifiques pour un contrôle précis sont également souvent imposées.¹²

La plupart des réglementations traitent le CO₂ comme un gaz asphyxiant et n'autorisent pas l'exposition au CO2 sur 8 heures sur le lieu de travail à plus de 5 000 ppm. Le non-respect de ces règles peut entraîner des infractions passibles d'amendes, voire de peines de prison si des personnes sont gravement blessées ou décèdent des suites d'une exposition au CO₂ ou en meurent.

LE CO₂ et la pollution de l'air

Il n'y a pas de corrélation directe entre les émissions intérieures de CO₂ à l'intérieur des bâtiments et d'autres polluants courants de l'air intérieur, tels que les particules ou les COV.

Dans certains cas, le CO₂ intérieur peut avoir un comportement opposé à celui d'autres polluants de l'air intérieur. Par exemple, l'ouverture d'une fenêtre lors d'une journée polluée peut réduire les émissions de CO₂ intérieur mais augmenter le PM10, PM2.5et autres polluants de l'air extérieur qui pénètrent dans l'espace intérieur.

Cependant, les conditions qui conduisent à des niveaux élevés de CO₂ peuvent également augmenter les concentrations intérieures de particules ou de COV. Dans un espace mal ventilé ou non filtré, le CO₂ et d'autres polluants de l'air intérieur peuvent s'accumuler jusqu'à atteindre des niveaux dangereux et entraîner une grande variété d'effets sur la santé.¹³

Dans un bureau ou une salle de classe partagés, par exemple, l'exhalation peut rapidement provoquer des émissions de CO₂ et des aérosols respiratoires infectés. L'utilisation d'appareils courants comme les imprimantes et les photocopieuses peut également produire des PM2,5 et des particules ultrafines (UFP) qui restent en suspension dans l'air pendant de longues périodes en l'absence de ventilation ou de filtration.

Infections transmises par l'air liées à virusbactéries, et moisissures sont également plus probables dans les espaces non filtrés et non ventilés. Les aérosols de biocontaminants provenant de la toux, des éternuements, de la respiration ou de la parole peuvent être aussi petits que 0,003 micron et rester dans l'air pendant des heures, exposant les habitants du bâtiment à des infections longtemps après la production des aérosols.¹⁴

Comment surveiller les émissions intérieures de CO₂

LE CO₂ est un gaz et ne peut pas être surveillé par les capteurs laser à diffusion de lumière typiques utilisés pour mesurer les particules.

Au lieu de cela, les capteurs de CO₂ est mieux mesuré à l'aide de capteurs qui utilisent la lumière infrarouge (IR) pour estimer le nombre de particules de CO₂ dans l'air ambiant.

Voici comment cela fonctionne :

1. L'air ambiant passe à travers un capteur de CO₂ composé d'une source de lumière infrarouge, d'une cellule de gaz réfléchissante et de détecteurs de lumière infrarouge.
2. La lumière IR brille sur le CO₂ qui traversent l'ensemble. Les molécules de CO₂ absorbent une grande partie de cette lumière.
3. La lumière restante qui n'est pas absorbée par les molécules de CO₂ est transmise aux détecteurs.
4. Les détecteurs de lumière infrarouge calculent le changement de longueur d'onde infrarouge entre la lumière produite par la source de lumière infrarouge et la lumière restante après l'absorption du CO₂ absorbe la lumière IR.
5. Le changement de longueur d'onde indique la concentration de CO₂qui est convertie en ppm.

Un détecteur de CO₂ autonome peut indiquer la présence d'une concentration élevée de CO₂ à l'intérieur et satisfaire aux exigences de base en matière de CO₂ sur les lieux de travail et dans les écoles. Une étude de 2021 publiée par l'American Chemical Society suggère que le CO₂ à l'intérieur des bâtiments peut être un outil permettant d'indiquer le risque relatif d'exposition à des aérosols infectieux dans un même espace.¹⁵

Cependant, les mesures de base du CO₂ ne fournissent pas de données essentielles sur les autres polluants atmosphériques qui menacent la santé des habitants des bâtiments.

Un moniteur de qualité de l'air moniteur de qualité de l'air qui mesure à la fois les particules et le CO₂ fournit l'image la plus utile de la qualité de l'air intérieur, y compris de la façon dont les émissions de la ventilation et la filtration affectent ces polluants. La mesure de la température et de l'humidité peut également aider à mieux comprendre comment les conditions atmosphériques affectent les concentrations intérieures de PM et de CO₂.

Ce qu'il faut retenir

En dessous de 1 000 ppm, les concentrations intérieures de CO₂ n'est pas un problème majeur de qualité de l'air.

Cependant, le CO₂ intérieur au-delà de 1 000 ppm peut réduire la concentration et les performances cognitives et causer des dommages à des niveaux de plus en plus élevés. Cela peut avoir un coût élevé pour la productivité, les résultats scolaires et la santé sur les lieux de travail et dans les salles de classe où les polluants atmosphériques tels que les PM2,5 et les infections aéroportées sont déjà des préoccupations majeures.

La ventilation avec de l'air frais extérieur est la principale solution pour réduire les émissions de CO₂. Lorsque l'air extérieur est pollué ou que les conditions météorologiques sont extrêmes, l'utilisation de la ventilation mécanique et de la filtration peut contribuer à réduire les émissions de CO₂ et d'autres polluants de l'air intérieur qui affectent la santé et les performances des occupants d'un bâtiment.