Filtration de l’air en collectif et tertiaire : un compromis entre qualité de l’air et facture énergétique

Les logements et les bureaux sont les endroits où les Français passent 80 % de leur temps. Le confort à l’intérieur de ces lieux englobe des paramètres comme la température, la vitesse d’air et la qualité de l’air intérieur. Cela induit de mettre en œuvre des systèmes permettant d’assurer un renouvellement d’air suffisant et une filtration efficace, avec parfois des conséquences sur les consommations énergétiques.

Selon l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses), l’air intérieur est cinq à dix fois plus pollué que l’air extérieur. En cause, la présence de CO2 (un adulte rejette environ 18 g de CO2 par heure en respirant) et de Composés organiques volatils (COV), comme le benzène ou le formaldéhyde, émanant notamment des matériaux à l’intérieur des locaux ou des produits d’entretien. Une mauvaise qualité de l’air contribue ainsi à l’apparition de diverses pathologies ou à l’aggravation de certaines maladies respiratoires. Dans les bureaux, une mauvaise qualité de l’air contribue également à une baisse de la productivité des employés. Les pics de pollution extérieure se faisant de plus en plus réguliers, couplés à l’obligation de renforcer l’étanchéité des bâtiments, font de la qualité de l’air intérieur un enjeu de santé publique. La filtration de l’air devient donc indispensable dans cet environnement.

D’une façon générale, les systèmes de ventilation permettent de fournir en permanence des débits d'air neuf minimaux par occupant et assurent les fonctions d’extraction d’air et de soufflage. Les centrales de traitement d’air, notamment, associées à des bouches de diffusion, assurent les fonctions suivantes : circulation d’air, filtration, chauffage, refroidissement, récupération de chaleur, humidification, déshumidification et mélange d’air (programmes de certification Eurovent « Centrales de traitement d’air » et « Centrales de traitement d’air hygiéniques »). Les CTA double flux permettent toutes les combinaisons possibles entre la reprise d'air, l'air neuf, l'air rejeté et l'air traité.

Différents types de filtres

La filtration est effectuée par des préfiltres, des filtres plans ou des filtres à poches. L’efficacité des filtres dépend de la vitesse avec laquelle l’air contaminé est filtré. Dans des conditions idéales, un filtre peut ainsi enlever 99 % des contaminants qui y passent. Les terminaux de soufflage peuvent également être munis de filtres.

Les préfiltres sont essentiellement employés en première étape de traitement de l'air. Ils éliminent de l’air les plus grosses particules, comme les pollens. Souvent placés en premier étage de filtration, ils permettent également de protéger les filtres plus sensibles des étages suivants. Les filtres fins peuvent aussi se placer en premier étage de filtration pour un traitement approfondi de l'air dans les bâtiments tertiaires. Ils peuvent également servir à protéger efficacement les filtres absolus. Ces derniers assurent une filtration jusqu'à 0,001 μm, efficace pour les fumées et les suies, par exemple. Quant aux filtres à charbon actif, ils permettent de stopper les contaminants au niveau moléculaire et peuvent ainsi éliminer les odeurs et protéger des installations de type process industriel.

15 % de la facture énergétique

Mais la qualité de l’air a un prix. On estime que sur la facture énergétique d’un bâtiment, la filtration de l’air représente 15 % des coûts globaux, et 30 % de la consommation énergétique d’un système de ventilation*. Car un filtre efficace génère une dépense d’énergie supplémentaire, proportionnelle au débit, à la perte de charge moyenne du filtre, à sa résistance au flux d’air et au temps de fonctionnement. Chargé de poussière, un filtre voit sa perte de charge augmenter et la centrale de traitement d'air utilisera davantage d'énergie pour faire circuler l'air à travers le filtre. La consommation d'énergie peut ainsi être calculée à partir de la perte de charge moyenne.

Le paradoxe entre efficacité des filtres et économies d’énergie peut être résolu en adoptant des filtres adaptés. Le programme Eurovent « Air Filters class M5-F9 » certifie les performances suivantes : classe de filtration : M5, M6, F7 - F9 ; perte de charge initiale ∆p0 en Pa ; efficacité initiale (seulement pour les filtres F7 à F9) ; efficacité minimale (seulement pour les filtres F7 à F9) ; classe énergétique Eurovent (seulement pour les filtres évalués au débit nominal de 0,944 m3/s) ; consommation énergétique annuelle (seulement pour les filtres évalués au débit nominal de 0,944 m3/s). La classification d’efficacité énergétique Eurovent facilite ainsi la comparaison entre les filtres. Elle s'applique à tous les filtres haute efficacité qui ont obtenu une classification de leur rendement énergétique (A+ à E, A+) après essais conformément à la norme EN 779-2012. Leur classification dépend aussi de leur consommation annuelle d'énergie, de leur efficacité initiale et de leur efficacité minimale.

Par ailleurs, en application de la directive Eco-conception, trois règlements concernant notamment les centrales de traitement d’air sont entrés en vigueur le 1er janvier 2016. Ils renforcent les exigences en matière d’éco-conception des moteurs électriques, des ventilateurs d’une puissance électrique entre 125 W et 500 kW et des unités de ventilation ayant pour fonction de remplacer l’air vicié d’un bâtiment par de l’air neuf. Au 1er janvier 2018, la dernière étape de ce règlement européen sera mise en application. Parmi les nouvelles obligations, les équipements auront celle d’afficher un signal lorsque le filtre est encrassé.

*Source : Camfil.