Les écoles sont des environnements à haut risque pour la transmission aéroportée, où les bioaérosols peuvent rester en suspension pendant des heures et se déplacer entre les salles de classe. Dans le même temps, les nouvelles recommandations du CDC et la norme ASHRAE 241 imposent des objectifs ambitieux en matière d’« air propre » sans alourdir indéfiniment les systèmes CVC.
Découvrez comment la désinfection de l’air par UVC, en conduit et via unités autonomes, peut aider les écoles à gérer efficacement les risques liés aux bioaérosols tout en maîtrisant l’énergie et les coûts.
Les écoles sont particulièrement vulnérables à la transmission de maladies par voie aérienne. La forte densité d’occupation, les temps d’exposition prolongés et les activités vocales (comme parler ou chanter) créent des conditions favorables à la production de bioaérosols, de minuscules particules en suspension pouvant contenir des agents infectieux tels que les rhinovirus (rhume), les virus de la grippe (influenza), le virus respiratoire syncytial (VRS) ou le SARS‑CoV‑2.
Ces particules peuvent rester en suspension pendant des heures et se déplacer d’une salle à l’autre, favorisant la transmission secondaire même en l’absence de contact direct.
Les stratégies traditionnelles de ventilation et de filtration jouent un rôle essentiel pour maintenir une bonne qualité de l’air intérieur (QAI). Cependant, elles comportent des compromis. Augmenter la ventilation avec de l’air extérieur peut réduire la concentration d’agents contaminants, mais augmente considérablement les charges de chauffage et de climatisation — particulièrement dans les régions où les températures sont extrêmes.
De la même façon, l’utilisation de filtres à haute efficacité (MERV 13 ou plus) améliore la capture des particules, mais accroît la perte de charge du système, ce qui augmente la consommation énergétique des ventilateurs et les besoins d’entretien.
Alors que les objectifs d’efficacité énergétique se resserrent partout en Amérique du Nord, les écoles doivent trouver un équilibre entre une bonne qualité de l’air et des coûts d’exploitation soutenables.
Le CDC (Centers for Disease Control and Prevention), par l’intermédiaire du NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health), recommande un minimum de 5 renouvellements d’air par heure, ou leur équivalent grâce à des systèmes de nettoyage de l’air, exprimés en taux d’air équivalent par heure (eACH)¹. Ce seuil de 5 eACH constitue une ligne directrice : le taux optimal dépend du volume d’air et du nombre d’occupants présents.
À la suite de la pandémie de COVID‑19, l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air‑Conditioning Engineers) a publié la norme ASHRAE 241 – Control of Infectious Aerosols (2023), établissant un cadre pour limiter la transmission aéroportée dans les bâtiments, y compris les écoles². Cette norme met l’accent sur l’obtention d’un débit d’air propre équivalent (ECAi) grâce à une combinaison de ventilation, de filtration et de technologies de purification de l’air en reconnaissant explicitement les systèmes UVGI en conduit et en recirculation comme méthodes conformes. Le standard prend aussi en compte le nombre d’occupants comme source potentielle de contamination, en exprimant donc les débits ECAi en CFM d’air « propre » par occupant.
Plusieurs États américains (notamment la Californie, New York et l’Illinois) et provinces canadiennes (la Colombie‑Britannique et l’Ontario) font maintenant référence à la norme ASHRAE 241 ou à ses principes dans leurs lignes directrices émergentes sur la QAI et les programmes de financement pour la modernisation de la ventilation dans les écoles. Ces politiques soulignent que les systèmes UVC représentent une option éprouvée et écoénergétique pour réduire les risques infectieux aéroportés, en particulier lorsque les rénovations CVC ou les débits d’air extérieur élevés ne sont pas viables.
En outre, certains composants mêmes des systèmes CVC comme les serpentins de refroidissement peuvent influencer la qualité de l’air intérieur, ces derniers constituant souvent des foyers de croissance microbienne (biofilm).
L’utilisation de systèmes UVGI sur ces serpentins permet non seulement de prévenir la formation de biofilm, mais également de réduire les symptômes négatifs associés à la santé en milieu de travail³. De plus, maintenir les serpentins propres à l’aide de l’UVGI améliore leur rendement énergétique, en réduisant la perte de charge liée à l’encrassement microbien et en optimisant le transfert thermique des ailettes.
La désinfection germicide par rayonnement ultraviolet (UVGI) utilise une lumière ultraviolette à courte longueur d’onde (en général 254 nanomètres) pour inactiver les micro-organismes en endommageant leur ADN, leur ARN et leurs protéines de surface. Deux types d’applications peuvent être facilement intégrées dans les écoles, en complément des solutions de QAI existantes pour traiter à la fois les bioaérosols et d’autres polluants en suspension :
Les systèmes UVGI en conduit, installés à l’intérieur du réseau de ventilation, désinfectent en continu l’air recirculé avant qu’il ne soit redistribué dans les salles de classe. Ils peuvent également être utilisés pour désinfecter les serpentins de refroidissement et limiter les sources de contamination microbienne.
Les purificateurs d’air autonomes UVC, dotés de chambres de désinfection internes et de ventilateurs, traitent l’air ambiant en circuit fermé. Ces appareils aspirent l’air, le filtrent et l’exposent à la lumière UVC avant de le renvoyer dans la pièce — sans émission directe de lumière UV dans l’espace occupé. Certains modèles incluent également des filtres pour éliminer d’autres contaminants aéroportés.
Ces deux technologies ciblent directement les micro-organismes et les bioaérosols présents dans l’air, réduisant ainsi les risques infectieux sans les coûts énergétiques élevés associés à une forte ventilation ou à une filtration à haute perte de charge.
Lorsqu’ils sont correctement conçus, les systèmes UVGI en conduit peuvent fournir la quantité d’air pur désirée avec une faible consommation électrique. Leur consommation d’énergie est bien inférieure à celle requise par une ventilation mécanique accrue pour atteindre le même niveau de réduction des contaminants.
Les systèmes autonomes offrent également des avantages, car ils ne dépendent pas du réseau CVC et peuvent réduire la charge en bioaérosols localement, notamment dans les salles très fréquentées; bien que le bruit du ventilateur puisse être un facteur à considérer.
Principaux avantages :
Fonctionnement continu, même à débit de ventilation réduit.
Consommation d’énergie marginale faible : aucune charge de chauffage ou de refroidissement supplémentaire.
Synergie avec la filtration : prévient la croissance microbienne sur les filtres et les serpentins, prolongeant leur durée de vie et maintenant les performances.
Faible coût de cycle de vie : le remplacement des lampes (environ tous les 24 mois pour les lampes au mercure T6) est beaucoup moins coûteux que les mises à niveau énergivores de la ventilation.
Pour les purificateurs autonomes, la performance dépend de la taille de la pièce et du débit d’air. De nombreux modèles commerciaux offrent un débit d’air pur suffisant pour compléter les systèmes CVC existants et réduire efficacement la charge en bioaérosols dans les zones à forte fréquentation, comme les classes ou les salles du personnel.
Les systèmes UVGI de Sanuvox sont conçus et calibrés pour traiter efficacement les problématiques de qualité de l’air intérieur selon le type de bâtiment et les besoins spécifiques de chaque application. Les solutions vont des systèmes en conduit, dimensionnés selon le système CVC existant, aux purificateurs autonomes pour les espaces individuels.
Les systèmes de désinfection de l’air en conduit (comme les modèles BioWall et Quattro) sont dimensionnés en fonction de l’intensité du rayonnement UV, de la taille des conduits, du débit d’air, de la vitesse de circulation, de la température, du niveau de réflectivité des parois et d’autres caractéristiques CVC influençant la dose UV. Grâce à un logiciel exclusif, l’équipe Sanuvox détermine la configuration optimale pour atteindre la dose UV nécessaire à l’inactivation des contaminants aéroportés les plus courants. Pour les écoles, les doses recommandées sont établies selon les pathogènes respiratoires viraux connus pour se transmettre par bioaérosols.
Les systèmes autonomes (tels que le modèle M8) sont conçus pour fournir une dose UVC efficace correspondant à l’inactivation des principaux agents pathogènes transmis par voie aérienne. Par exemple, le M8 délivre une dose UVC d’environ 6 mJ/cm² à son débit maximal. Certains modèles autonomes sont également équipés de filtres (MERV 8‑9 ou HEPA). L’action combinée de la désinfection UVGI et de la filtration réduit drastiquement la présence de bioaérosols, tout en éliminant d’autres polluants non biologiques comme la poussière et les particules fines.
Les systèmes UVGI pour serpentins de refroidissement peuvent eux aussi être dimensionnés avec le logiciel propriétaire Sanuvox pour fournir une dose UV suffisante afin d’empêcher la formation de biofilm.
Pour garantir les performances et la sécurité du système :
La conception doit tenir compte de la vitesse de l’air, de l’intensité UV, de la géométrie du conduit et de la disposition des lampes afin d’obtenir la dose requise d’inactivation.
Un entretien régulier, incluant le remplacement ponctuel des lampes, est essentiel pour maintenir l’efficacité de désinfection.
Les équipements doivent être installés conformément aux codes mécaniques locaux et aux recommandations de l’ASHRAE.
1 https://www.cdc.gov/niosh/ventilation/prevention/Aim-for-5.html
3 Menzies D, Popa J, Hanley JA, Rand T, Milton DK. Effect of ultraviolet germicidal lights installed in office ventilation systems on workers' health and wellbeing: double-blind multiple crossover trial. Lancet. 2003 Nov 29;362(9398):1785-91. doi: 10.1016/S0140-6736(03)14897-0. PMID: 14654316., https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14654316/
4 Adam R, Deok-Oh W, Arpan G. An energy efficiency and cost analysis of utilizing high-intensity profile UVC systems on air handling unit under cool-humid climate. Building and Environment, Volume 265, 2024,111989, ISSN 0360-1323, doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.111989. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S036013232400831X