Pensées covidiennes secrètes

Source : Building Science Insights, 15 juillet 2022 
https://www.buildingscience.com/documents/building-science-insights/bsi-133-covert-covid-thoughts…

Mon sens d'araignée est en train de picoter [1].

Notez que ceci est une "colonne d'opinion" [2].

Soyez indulgeant avec moi : en réponse à la COVID, les Centers for Diease Control (CDC) américains et d'autres organismes recommandent maintenant une ventilation à un taux de 4 à 6 changements d'air par heure (CAH) avec un filtre haute efficacité MERV 13. Notez qu'il peut s'agir d'une recirculation par le biais d'un purificateur d'air portable, mais examinons les systèmes centraux d'air pulsé que l'on trouve dans les maisons.

La maison neuve typique des États-Unis et du Canada a une superficie de 2 500 pi² et comporte trois chambres à coucher. Supposons une hauteur de plafond de 8 pieds : 2 500 x 8 est égal à 20 000 pieds cubes. Choisissons un objectif de 5 CAH, en plein milieu des nouvelles recommandations du CDC : 5 CAH multiplié par 20 000 pieds cubes équivaut à 100 000 pieds cubes par heure ou 1 667 pieds cubes par minue (pcm) en continu par heure.

Un climatiseur typique déplace 400 PCM par tonne de capacité (équivalent à 3,5 kilowatts ou 12 000 Btu par heure). Ainsi, un climatiseur de 4 tonnes peut déplacer 1 600 pcm... tant que le ventilateur fonctionne en continu. Ajoutez un filtre MERV 13 et vous obtenez un système qui devrait fonctionner. De même, une chaudière de 80 000 Btu à 96 % AFUE (d'efficacité de l'utilisation annuelle de combustible) peut être équipée d'un ventilateur de 1 600 pcm et d'un filtre MERV 13. On peut donc se conformer à ces nouvelles recommandations du CDC en reconfigurant les équipements existants.

Bien sûr, une maison typique n'a probablement besoin que de 3 tonnes de capacité de refroidissement ou moins et de 40 000 Btu de capacité de chauffage ou moins. Bref, les spécialistes du dimensionnement des entrepreneurs en climatisation vont s'énerver. (Je ne suis pas sûr que nous puissions obtenir des équipements de plus petite capacité avec de plus gros ventilateurs.) La situation s'aggrave avec des plafonds de 10 pieds (requérant environ 2 100 pcm de ventilation), ce qui nécessiterait un climatiseur de 5 tonnes, ou un 2 tonnes associé à un système de 3 tonnes (un pour chaque étage). Cela va être amusant. Notez encore une fois que nous avons ces choses appelées purificateurs d'air portables...

Donc, il semble que l'équipement - le débit et la chose qui filtre - pourrait fonctionner pour satisfaire nos nouvelles exigences en matière d'air pur. Mais maintenant nous allons devoir séparer la charge latente (l'humidité) de la charge sensible parce que nous avons surdimensionné les systèmes pour obtenir des ventilateurs plus grands. Détendez-vous, nous sommes déjà obligés de le faire dans les maisons efficaces - les déshumidificateurs deviennent des équipements standard dans les climats chauds et humides et dans les climats humides mixtes. Il n'y a donc pas de réel problème.

Bien sûr, les conduits seront amusants, mais nous savons comment faire. Ok... ok... nous devrions savoir comment faire des conduits. Oui, ça va être amusant : je peux déjà entendre les plaintes. Quel est ce sifflement? Pourquoi le ventilateur fonctionne-t-il tout le temps? L'air qui sort des bouches d'aération souffle sur moi... il souffle sur mon lit... il souffle là où je suis assis... il souffle tout simplement... Comment ça, je dois changer les filtres en portant un masque tous les mois ? Ouaip, ai-je mentionné que cela va être amusant... mais nous pouvons réellement faire en sorte que cela fonctionne[3].

La Harvard School of Public Health recommande que nous maintenions l'humidité relative intérieure entre 40 et 60 % pour combattre les infections pendant l'hiver. Je ne conteste pas les fondements scientifiques de cette recommandation, mais seulement les fondements scientifiques de la construction : des humidités relatives aussi élevées dans les maisons[4] vont être une tuerie dans les endroits froids où nous avons l'hiver[5]. Excusez le mauvais jeu de mots...

Savez-vous à quel point il sera difficile de maintenir une humidité relative de 40 à 60 % dans les maisons typiques des zones climatiques 4 et plus pendant l'hiver ? Ce n'est pas possible, même dans une maison neuve typique construite selon la norme IECC 2021 (du Code international d'efficacité énergétique). Nous avons déjà assez de mal à maintenir ces conditions dans les natatoriums (piscines intérieures), les galeries d'art et - attendez de voir - les hôpitaux. Les maisons devront être construites pour supporter le stress de l'humidité ou nous allons tuer les maisons. Et cela, c'est pour les maisons neuves. La rénovation des maisons existantes sera un cauchemar. Les murs vont pourrir, et la moisissure va devenir une industrie en pleine croissance. Encore un mauvais jeu de mots. Les pompiers seront contents, les maisons seront trop humides pour brûler.

Savez-vous à quel point un humidificateur typique peut devenir malsain ? Je considère les humidificateurs sales comme des « armes biologiques ». L'ASHRAE (la société des ingénieurs en chauffage, réfrigération et climatisation) connaît les humidificateurs, mais le grand public ne sait pas comment les utiliser. Notez que la clinique Mayo recommande l'eau distillée. Oui, je vois ça tout le temps. Elle recommande également de nettoyer l'humidificateur tous les trois jours. Oui, aucun problème. 

Que diriez-vous de contrôler l'humidité relative intérieure en fonction de la température extérieure et de la construction de la maison? À Chicago, dans une maison classique sans isolation extérieure continue, pour éviter la condensation dans les murs l'humidité relative d'une maison typique doit être maintenue à 20 % en décembre et janvier, à 35 % en novembre et mars et à un niveau plus élevé le reste de l'année. Sauvez les gens pendant 8 mois et sauvez le bâtiment pendant 4 mois (figure 1). 

Pour une maison typique sans isolation extérieure continue, il faut y limiter l'humidité relative intérieure à 20 % en décembre et janvier, à 35 % en novembre et mars et plus au-delà le reste de l'année. Sauvez les gens pendant 8 mois et sauvez le bâtiment pendant 4 mois.Avec une isolation extérieure continue (Figure 2) conforme au Code international des habitations 2018, l'humidité relative intérieure peut être maintenue jusqu'à 35 % pendant les mois les plus froids, décembre et janvier. C'est ce sur quoi se base le tableau R702.1 (tableau 1) de l'IRC 2018 (Code résidentiel international, lire BSI-100 : Hybrid Assemblies, octobre 2017). Vous voulez aller plus haut avec les humidités relatives intérieures? Jusqu'à 50 % pendant les mois les plus froids ? C'est facile, il suffit d'augmenter les ratios de 50 % ou d'avoir toute l'isolation à l'extérieur (figure 3) et aucune isolation dans l'ossature de la cavité du mur (figure 4) (BSI-001 : The Perfect Wall, juillet 2010). Il est assez simple de tracer des courbes pour toutes les grandes villes et de faire des recommandations sur le contrôle de l'humidité intérieure en fonction des températures extérieures mensuelles moyennes et des assemblages de murs typiques.

Il ne s'agit que des murs... et les fenêtres ? Ah, les fenêtres vont être un problème. Vous allez avoir besoin de fenêtres R-4 à R-6 pour contrôler la condensation sur le vitrage. Cela signifie doubler ou tripler la performance des fenêtres typiques des nouvelles constructions. Mon idée serait de simplement chauffer la vitre intérieure par temps froid. Nous le faisons déjà dans les musées. Ou bien installer une contre-fenêtre intérieure avec un élément chauffant entre la contre-fenêtre intérieure et la fenêtre. De nombreux bâtiments abritant des œuvres d'art utilisent cette approche. Vous pouvez également utiliser la même approche que celle proposée pour les murs : contrôler l'humidité relative intérieure en fonction de la température extérieure.

Et les toits ? Il est difficile de ne pas aimer un toit ventilé R-60, qui gère facilement une humidité relative intérieure élevée. Un toit non ventilé avec toute l'isolation au-dessus de la terrasse fonctionne également. Vous pouvez dire " toit parfait " (voir aussi BSI-001 : The Perfect Wall, juillet 2010 et BSI-100 : Hybrid Assemblies, octobre 2017).

C'est ici que je rappelle à tous combien il est difficile de construire des piscines intérieures en climats froids (figure 5) (BSI-055 : In the Deep End, novembre 2011). Oui, je sais que ce n'est pas tout à fait la même chose... les conditions intérieures y sont autour de 80 degrés F et 50 % d'humidité relative, une charge d'humidité plus élevée que 72 degrés F et 50 % d'humidité relative. Mais on nous a enseigné des choses dont nous devons nous souvenir. La clé pour les fenêtres des natatoriums dans les climats froids est de souffler de l'air chaud contre elles pour les garder chaudes et éviter la condensation. Oui, chauffer les fenêtres.

Parlons de la ventilation. Il suffit de l'augmenter. Oui, bien sûr, facile, pas de problèmes. Construire des maisons selon l'IRC 2021 et les ventiler selon la norme ASHRAE 62.2 - 2019 entraîne déjà des problèmes d'humidité : humidité à charge partielle et humidité excessive dans les climats chauds et humides et sécheresse excessive dans les climats froids. Ces problèmes peuvent être résolus par des ventilateurs à récupération d'énergie (VRE) dans les climats chauds et humides et dans les climats froids, avec une déshumidification supplémentaire dans les climats chauds et humides, et une humidification dans les climats froids. Notez qu'il est impossible d'augmenter les taux de ventilation sans augmenter les coûts d'énergie. Il n'existe pas de repas thermodynamique gratuit. Les VRE ne sont pas des équipements standard et il faut les acheter, les installer et les entretenir. Il y aura une courbe d'apprentissage.

Vous voulez un taux plus élevé que le taux actuel de 62.2 ? Nous pouvons faire en sorte que cela fonctionne avec un VRE, un humidificateur et un déshumidificateur. 

Donc, je peux simplement installer un humidificateur ? Oui, vous pouvez, mais ne le faites pas fonctionner quand en hiver dans les pièces froides. 

Donc, je peux simplement augmenter la filtration? Oui, vous pouvez le faire. Choisissez un bon filtre et faites fonctionner l'appareil de traitement de l'air en permanence, mais assurez-vous que votre climatiseur ou votre fournaise peut effectivement "pousser" l'air à travers le filtre.

Je peux donc simplement augmenter la ventilation ? Oui, vous pouvez, et vous n'avez rien à faire à Berkeley, CA, mais faites attention à Minneapolis, MN et Fort Lauderdale, FL.

Ma réplique préférée du film The Graduate de 1967[6] est « Il y a un grand avenir dans le plastique... » Elle doit être retravaillée pour les années 2020 : « Il y a un grand avenir pour les humidificateurs, les déshumidificateurs, les VRE, les vitrages à triple vitrage, l'isolation extérieure continue et... l'élimination des moisissures. »

Table 1: Isolation pour le contrôle de la condensation - Adapté du tableau R 702.1 du Code résidentiel international (International Building Code) de 2018

Notes
[1] Peter Parker est Spiderman et il a la capacité de sentir et de réagir au danger avant qu'il ne se produise - il a le "sense de Spidey".
[2] Opinions d'un vieil ingénieur qui a grandi en utilisant une règle à calcul et en écoutant de la musique provenant de choses rondes et noires tournant à 45 tours par minute.
[3] Nous avons compris que les solinage, les couches de contrôle de l'eau, les couches de contrôle de l'air, les couches de contrôle de la vapeur. C'était facile. Ok, certains d'entre nous l'ont compris. Mais nous savons vraiment comment faire ces choses si nous voulons les faire.
[4] Ainsi que tout bâtiment qui n'est pas une « installation à usage spécial » conçue pour une humidité élevée, comme un natatorium, un musée, une galerie d'art, un centre de traitement des données ou un hôpital.
[5] Le groupe de travail ASHRAE sur les épidémies met en garde contre les humidités relatives élevées dans les bâtiments qui ne sont pas conçus pour les supporter.
[6] Une fois de plus, je note que 1967 a été la dernière année où mes chers Maple Leafs de Toronto ont remporté la Coupe Stanley...