CO2, CoViD et énergie

Rédigé par Kevin Sartor - -

On parle beaucoup de la qualité de l'air dans les locaux qui permet de limiter la propagation des virus (dont le CoVID fait partie). Quel est le lien avec le CO2 et la consommation d'énergie? J'essaye de faire le point dans cet article

Pourquoi ventiler?

La ventilation des locaux permet de limiter la propagation des virus car une partie de ceux émis par les utilisateurs du local sont évacués à l'extérieur et donc la probabilité d'être en contact avec un virus s'en trouve réduite.

Si vous souhaitez en savoir plus, vous pouvez consulter la vidéo détaillée de la chaine scienceetonnante.

Et le lien avec le CO2 ?

Un individu expire environ 18 litres par heure de CO2. Dès lors, dans un local sans ventilation, la concentration de CO2 va augmenter avec le temps et le nombre d'utilisateurs présents dans le local. Si on ventile, une partie du CO2 sera évacué à l'extérieur. Si on mesure la concentration de CO2 (généralement exprimée en ppm (part par million dans le domaine de la ventilation), celle-ci représente une image selon laquelle le local est bien ventilé ou non et donc évacue ou non les virus présents.

Et la consommation d'énergie?

Lorsque l'on amène de l'air extérieur dans une pièce, il est nécessaire de le (pré)chauffer afin de garantir le confort des occupants. Chaque mètre cube par heure d'air qui est admis dans une pièce nécessitera en moyenne 5.3 Wh d'énergie pour être chauffé à 20 °C (sur base d'une température moyenne extérieure de 7.5 °C). Pour les intéressés, voici la formule utilisée:

E = 0.34*Qv*ΔT/ηch

  • E = Energie consommée [W]
  • 0,34 = capacité calorifique de l’air [Wh/m³.K]
  • Qv = débit d’air neuf [m³/h]
  • ΔT = différence entre la température de consigne de l’ambiance et la température extérieure [°C]
  • ηch = rendement moyen de l’installation de chauffage (considéré dans l'exemple à 80 % - si le chauffage est électrique, alors le rendement est de 100 %)

Cela veut donc dire que, si le débit de ventilation minimal de 22 m³/h/personne (norme PEB pour atteindre 1200 ppm) est utilisé durant 1800 h (durée approximative de fonctionnement pour un bureau), cela représente une consommation annuelle d'énergie de 210 kWh.

Imaginons que l'on double le débit à 45 m³/h pour atteindre 800 ppm dans le local, la consommation énergétique s'en voit donc doublée.

Cette surconsommation lorsque l'on passe 22 à 45 m³/h (environ 21 l de mazout ou m³ de gaz) peut paraître anodine à l'échelle d'une personne mais si on considère un local de cours de 25 personnes ou un amphithéâtre de 150 personnes on se rend compte que la surconsommation du au doublement du débit d'air est respectivement de 5.5 et 33 MWh. On rappellera que la consommation moyenne d'un ménage belge pour la partie chauffage est de 20 MWh.

/!\ En toute rigueur, si le local est ventilé non pas à l'aide d'un horaire fixe (8-18h) mais à l'aide d'un horaire lié à l'utilisation réelle du local alors la surconsommation sera moindre.

Importance de la régulation

Il est possible de réguler la ventilation en fonction de la concentration de CO2. Dans ce cas, l'idée est d'atteindre un objectif maximal pour la concentration de CO2 en faisant varier la vitesse des ventilateurs.

Exemple: imaginons une salle de cours de 40 personnes remplie à 75 % en moyenne sur l'année. Le débit du groupe de ventilation a été dimensionné pour limiter la concentration en CO2 à 800 ppm (pour 400 ppm extérieur) soit 1800 m³/h.

Dans le cas, d'un fonctionnement sans régulation, la consommation annuelle est de 17.2 MWh. Dans le cas où le groupe est régulé sur base de la concentration en CO2 , le débit du groupe moyen passera à environ 1350 m³/h (0.75*1800). Dès lors la consommation sera d'environ 12.9 MWh, ce qui permet une économie d'énergie thermique de l'ordre de 4.3 MWh. Il est bon de noter qu'une économie électrique sera également réalisée vu que les ventilateurs seront moins sollicités à leur puissance maximale.

Remarques

- Pour en savoir plus sur les calculs, rendez vous sur le site d'Energie+ :https://energieplus-lesite.be/evaluer/ventilation4/evaluer-la-consommation-de-la-ventilation/

Les concentrations finales de CO2 en fonction du débit de ventilation dépendent de la concentration initiale du local. Dans une zone urbanisée par exemple, la concentration minimale sera plus proche des 450 ppm. Dès lors avec le même débit de ventilation (exemple 45 m³/h/personne), la concentration finale du local sera de 850 ppm et non plus de 800 ppm. En effet, l'hypothèse généralement admise est que la concentration extérieure est de 400 ppm mais celle-ci dépend de nombreux facteurs et est en constate augmentation.

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