Humidité relative de l'air intérieur - impact sur la qualité de l'air intérieur

L'humidité de l'air intérieur est souvent associée à divers problèmes sanitaires et à des coûts d'exploitation et de service élevés. Son contrôle est souvent lié à son élimination. Toutefois, dans certaines applications spécifiques, il est nécessaire de maintenir l'humidité à un certain niveau défini par les exigences de l'utilisation du bâtiment, comme les musées, les archives ou les laboratoires... Mais qu'en est-il de nous, les Hommes, et de l'humidité dans nos intérieurs? 

Les ingénieurs et les scientifiques spécialisés dans la qualité de l'air intérieur ont tendance à conclure que l'humidité a un faible impact sur le bien-être humain et la qualité de l'air intérieur (QAI) perçue. Les communautés de recherche s'intéressent rarement à l'humidité de l'air intérieur. Souvent, l'humidité est uniquement considérée comme un aspect du confort thermique dans les évaluations de la QAI. Elle a effectivement certains effets sur le confort thermique, mais son importance dans la QAI globale est plus significative que celle d'un simple élément du confort thermique. En fait, l'humidité de l'air intérieur est une dimension propre au paysage de la QAI.

Faibles taux d'humidité

Lorsque la température extérieure descend en dessous de 0°C, l'humidité intérieure descend à 20% HR. Dans le nord, le centre et l'Est de l'Europe, ainsi qu'à des altitudes plus élevées, la température de l'air extérieur peut rester sous 0°C pendant de plus longues périodes. L'analyse des données des bâtiments montre que, par exemple, en Finlande :

• plus de 2/3 du temps pendant les 4 mois d'hiver, les niveaux d'humidité intérieure restent inférieurs à 20% HR.
• Un tiers du temps, l'humidité relative est inférieure à 15 %
• et un dixième du temps, elle est inférieure à 10 %.

On trouve également des données similaires en Suède et en Norvège. La sécheresse de l'air intérieur n'est donc pas un problème occasionnel et aléatoire, elle est présente tout l'hiver. 

Notre saison hivernale annuelle de grippe pourrait-elle avoir un rapport avec la sécheresse de l'air intérieur ? Qu'en est-il de la sécheresse de la peau, des lèvres, de la gorge et des yeux ? Humidifier l'air aide à lutter contre la grippe car l’air sec est plus léger et permet donc aux virus de s’élever dans l’air jusqu’à la hauteur des yeux. De même, le corps humain étant composé d'eau, lorsque l'air ambiant devient trop sec, la peau, les lèvres, les yeux s’appauvrissent et deviennent secs et irrités.

La résolution des problèmes liés à l'enveloppe du bâtiment, aux coûts d'humidification et à l'impact sur les humains est, somme toute, un problème d'optimisation. Jusqu'à présent, l'optimisation se base principalement, à quelques exceptions près, sur la consommation énergétique et sur le risque de dommages éventuels aux enveloppes des bâtiments. Nous, les gens, ne jouons qu'un rôle mineur dans cette équation.

Que peut-on faire pour améliorer les niveaux d'humidité relative intérieure ?

On dit souvent que l'on peut augmenter l'humidité relative en abaissant la température ambiante. Malheureusement, cela n'a qu'un impact marginal lorsque l'air est sec. Avec une HR de 15 %, le fait de faire passer la température ambiante de 20°C à 18°C aura un impact sur le taux d'HR de moins de 2 %. Même avec une HR de 20%, l'impact est inférieur à +3% d'HR. Une baisse trop importante de la température compromettra le confort thermique.

Récupération d'humidité dans les systèmes de ventilation             

La récupération d'humidité avec des rotors de sorption (roue de récupération d'humidité à haute performance) a une efficacité de récupération d'humidité comprise entre 60 et 90%. Elle reste assez constante dans toutes les conditions. L'humidité peut être récupérée même pour de très faibles différences de taux d'humidité. Les rotors à sorption sont principalement utilisés dans les environnements chauds et humides pour la récupération du froid, mais ils présentent également des avantages majeurs dans les climats froids.

La récupération d'humidité peut réduire considérablement les coûts d'exploitation et d'investissement pour l'humidification. Avec une récupération d'humidité efficace, l'humidité sera réutilisée 3 à 10 fois avant d'être perdue dans l'air évacué. Nous devons considérer l'humidité comme un atout en hiver et agir en conséquence.

Ajouter de l'humidité à l'air intérieur

Dans les bâtiments résidentiels, nous disposons de certaines sources d'humidité naturelles (cuisine, lessive, douches, etc.) qui augmentent le taux d'humidité et résolvent le problème de la sécheresse extrême de la maison.

Dans les bâtiments non résidentiels, les seules sources d'humidité sont les humains, les plantes et l'éventuelle humidité accumulée à l'intérieur et dans les matériaux de construction, mais elles ne sont généralement pas suffisantes pour faire une réelle différence.

Il est également possible d'augmenter l'humidité grâce aux plantes et à la végétation. Les murs végétaux sont installés de plus en plus fréquemment dans les bâtiments. Un mur végétal de 1,5 à 3 % de la surface au sol permet d’augmenter l'humidité de l'air intérieur de 6 à 12 % en cas de récupération de l'humidité.

Le développement des murs végétaux se poursuit avec des dispositifs permettant à l'air de circuler à travers les racines. Un élément de mur végétal de 2,3 m2 de surface peut évaporer jusqu'à 400 g/h d'eau. Ces dispositifs peuvent être utilisées comme humidificateurs avec leur propre contrôle de l'humidité.

Mais le moyen le plus courant d'augmenter le taux d'humidité dans le bâtiment est l'utilisation d'humidificateurs fixes ou portables à vapeur ou adiabatiques.  

Stratégie de contrôle et paramètres cibles

Il est souvent indiqué que 30 à 40% d'humidité relative devrait être le taux d'humidité minimum. Dans les climats modérés, l'objectif d'une humidité relative de 40 % ou plus n'est pas difficile à atteindre et peut être bien motivé. En matière d'humidification, l'impact financier des niveaux d'humidification requis est souvent sous-estimé. Une augmentation de 5 % du point de consigne de l'humidité relative peut doubler le coût de l'humidification. Dans les climats les plus froids, les risques pour l'enveloppe du bâtiment augmentent également.

Serait-il raisonnable d'éviter les périodes les plus sèches de l'hiver, c'est-à-dire les niveaux d'humidité intérieure inférieurs à 20-25 % ? Si nous limitons nos exigences à une HR de 25-35% pendant les périodes les plus froides et les plus sèches, nous pourrions y parvenir à des coûts raisonnables.

Essai sur le terrain en Suède

Au cours des hivers 2021 et 2022, Swegon a effectué une série de tests dans certains de ses bureaux suédois, à savoir Malmö, Umeå, Luleå et Göteborg. Les bureaux ont une surface au sol comprise entre 120 et 500 m². L'objectif de cette série de tests était de vérifier certaines hypothèses concernant la dynamique de l'humidification, certaines stratégies de contrôle et l'utilité des murs verts. En résumé, on peut conclure que la récupération de l'humidité est la solution clé pour un contrôle de l'humidité rentable. Toute humidité supplémentaire sera efficacement utilisée et recirculée dans le système de ventilation. Cette technologie est d'ores et déjà disponible aujourd'hui.

Le coût énergétique annuel supplémentaire du contrôle de l'humidité a été estimé à 20-50 €/personne dans les bureaux, au coût énergétique actuel. Ce coût peut être couvert en évitant un seul jour de maladie par an. Il est peut-être temps d'élever le débat sur les besoins des personnes, au même niveau d'exigences en matière d'humidité de l'air intérieur que pour les peintures, les instruments de musique et les presses à imprimer…