Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Indice de qualité de l'air intérieur“

L'évolution récente des technologies de détection des gaz a popularisé l’usage des micro-capteurs dans de nombreuses applications : analyse de la qualité des produits alimentaires, nuisances olfactives, surveillance de la pollution de l'air ambiant et intérieur. Les capteurs de gaz à base d'oxyde métallique (MOX) dominent le marché des capteurs prêts à l'emploi grâce à leur miniaturisation, leur coût réduit et leur disponibilité. Cependant, les capteurs MOX sont rarement utilisés seuls pour mesurer un gaz unique, car ils sont sensibles à de nombreux paramètres, dont plusieurs gaz simultanément, et sujets à la dérive au fil du temps. Ils sont généralement regroupés en grappes (ou « nez électroniques ») combinant différents modèles de capteurs MOX aux sensibilités variées. Avec un traitement de données approprié via des algorithmes de reconnaissance des formes, ces systèmes fournissent des informations précieuses sur l'échantillon mesuré. Pour la qualité de l'air intérieur (QAI), ces grappes de capteurs MOX servent à mesurer la concentration de composés organiques volatils (COV), avec des résultats parfois comparables aux équipements analytiques de laboratoire. Cette thèse étudie les informations fournies par ces grappes dans les applications de QAI, et comment les transmettre à l'occupant sous la forme d'un indice individuel dynamique de QAI, d'où le titre de la thèse. L'approche retenue a d’abord consister à étudier le nombre de degrés de liberté d'un système multi-capteurs MOX à l'aide d'un outil d'analyse dimensionnelle : la dimensionnalité intrinsèque (ID). L’objectif était d’identifier une configuration optimale pour un moniteur de QAI. Pour cela, plusieurs ensembles de données, illustrant différentes situations de QAI, ont été analysés. Nous avons ensuite développé notre propre base de données, comprenant 10 activités intérieures quotidiennes, surveillées par un grand nombre de capteurs MOX. Lors de l'analyse de ces données, nous avons constaté que l'ID pouvait aussi indiquer l'état de la pollution de l'environnement surveillé. Après avoir approfondi les effets des activités sur l'ID du système, un article a été publié sur ces résultats
Recent developments in gas sensing technology have made the use of microsensors popular for a large variety of applications, such as the analysis of quality of food products, odor nuisances, and air pollution monitoring in the ambient and in the indoor air. Notably, metal-oxide-based gas sensors (MOX sensors) have dominated the market for off-the-shelf gas sensor due to their miniaturization, cost-effectiveness, and availability. Despite that, MOX sensors are usually not used individually to measure a single gas as they are notoriously known to be sensitive to a large number of parameters, including multiple gases at the same time, as well as being prone to drift in their measurement during their lifetime. The solution to that is that is most applications, these sensors are grouped in clusters (sometimes called electronic noses) containing different models of MOX sensors capable of measuring different species of gases with different levels of sensitivity and, with proper data treatment in the form of a pattern recognition algorithm, they can provide valuable information about the sample presented to them. For indoor air quality (IAQ) applications, these clusters of MOX sensors are typically used to measure concentration of volatile organic compounds (VOCs)in the indoor air, with results sometimes comparable to analytical laboratory equipment. In this thesis, we study which type of information these clusters of sensors can provide to us, specifically in IAQ applications and how we can convey this information to the occupant of a monitored indoor environment in the form of a dynamic individual IAQ index, hence the title of the thesis. The chosen approach was, at first, to study the number of degrees of freedom of a system containing multiple MOX sensors using a dimensional analysis tool (the intrinsic dimensionality, or ID, of the system) to try to find an ideal configuration for an IAQ monitor to. To do so, multiple datasets were analyzed, which contained different IAQ situations. We ended up developing our own dataset containing reproductions of 10 different day-to-day indoor activities monitored by a large number of MOX sensors. During the analysis of this dataset, we realized that the ID can also be an important indicator of the state of the air pollution in the monitored indoor environment, so after further exploring the effects of the performed activities in the ID of the system, a paper was published with the findings of this study

Si nous n’amoindrissons pas l’importance de la qualité de l’air extérieur (en particulier dans les zones à trafic routier important, dans les zones à proximité de sites industriels…) ou dans les transports (comme les espaces confinés souterrains) dans l’exposition des personnes aux polluants de l’air, la prise en compte de l’exposition aux polluants des occupants dans leurs logements est primordiale puisque les gens y passent en moyenne autour de 80% de leur temps. La première étape de ce travail a consisté à définir tout d’abord un nombre réduit de polluants à considérer à l’intérieur des logements par un processus de hiérarchisation consistant à comparer les niveaux d’exposition aux différents polluants par rapport à leurs valeurs sanitaires de référence. L’analyse des indices mono et multi polluants existants nous a permis d’aboutir à la définition d’un nouvel indice multi polluants, nommé ULR-QAI, qui a été utilisé comme indicateur principal dans la suite de l’étude. Le deuxième chapitre était quant à lui dédié au développement de l’outil numérique nécessaire à reproduire les situations diverses et variées qui peuvent être rencontrées dans les logements. L’objectif était ici de reproduire le transport des polluants de l’air extérieur vers l’intérieur, les sources intérieures de polluants ainsi que les phénomènes physiques essentiels (transferts de polluants entre les différentes pièces d’un logement, variation de l’humidité relative de l’air, dépôt de particules, filtration…) pour l’évaluation des niveaux de concentration des polluants cibles définis dans le chapitre précédent. Ainsi, un environnement de simulation hygrothermique, aéraulique et de QAI a été construit par couplage des logiciels TRNSYS et CONTAM. Enfin, une analyse des éléments impactant la QAI des logements a été développée dans le dernier chapitre. Le but ici n’était pas uniquement d’observer l’influence de certains paramètres mais bien de quantifier et de hiérarchiser, à travers le calcul de l’indice ULR-QAI, les polluants, leurs sources, les systèmes ainsi que les actions pouvant être entreprises par les occupants pour améliorer la QAI de leurs logements
Without lessening the importance of outdoor air quality (especially in areas with heavy road traffic or near industrial sites...) or transport (such as confined underground spaces) in people's exposure to air pollutants, considering the exposure of occupants to pollutants in their dwellings is essential since people spend around 80% of their time there. The first step of this work consisted in defining a reduced number of pollutants to be considered inside the dwellings through a prioritization process consisting in comparing the levels of exposure to the different pollutants in relation to their health reference values. The analysis of the existing single and multi-pollutant indices led to the definition of a new multi-pollutant index, called ULR-IAQ, which was used as the main indicator in the rest of the study. The second chapter was dedicated to the development of the numerical tool necessary to reproduce the various and varied situations that can be encountered in dwellings. The objective here was to reproduce the transport of pollutants from outdoor to indoor, indoor sources of pollutants as well as the main physical phenomena (pollutant transfers between the different rooms, variation in air relative humidity, deposition of particles, filtration...) for the evaluation of the concentration levels of the target pollutants defined in the previous chapter. Thus, a simulation environment combining energy, airflow and pollutant transport for multizone buildings has been developed by coupling TRNSYS and CONTAM software. Finally, an analysis of the elements impacting the IAQ of dwellings was developed in the last chapter. The goal here was not only to observe the influence of certain parameters but also to quantify and prioritize, through the ULR-IAQ index calculation, the pollutants, their sources, the systems as well as the actions that can be taken by the occupants to improve the IAQ of their dwellings

Ce travail permet d'approfondir les connaissances sur l'exposition des voyageurs aux polluants de l'air dans les autobus via des mesures représentatives en fonction du matériel roulant (Agora Long, Agora Standard), le taux de renouvellement de l'air, de la qualité de l'air extérieur et des paramètres du trafic routier. Les expériences ont été réalisées en étudiant la répartition des polluants dans l'habitacle, un sujet peu abordé jusqu'à présent dans la littérature. Sont quantifiées certaines sources de pollution comme le relargage des nouveaux matériaux et le transfert des effluents du bus vers sa cabine (auto-pollution). Dans le cadre de cette démarche, une campagne inédite a été créée pour quantifier l'auto-pollution minimum et maximum pour ces deux types de bus. Dans des conditions réelles de circulation, les concentrations en polluants (NO2, PM2.5, concentration en nombre des particules entre 0,02-1µm) ont été plus élevées dans les habitacles des bus par rapport au fond urbain. De plus il a été constaté des concentrations en NO2 plus faibles à l'avant par rapport à l'arrière du bus, position du pot d'échappement et du moteur. Cette surexposition a été expliquée par une auto-pollution plus importante à l'arrière par rapport à l'avant (0,13% contre 0,05% dans des conditions défavorables). Enfin l'influence du relargage des matériaux, du trafic routier, des ouvertures des portes, de la vitesse du vent sur les concentrations des polluants dans les habitacles des bus a été démontrée
This study can increase knowledge about the travelers' exposure to air pollution inside buses through measures based representative of rolling stock (Agora Long, Agora Standard), the air change rate, air outdoor quality and traffic parameters. The experiments were performed by studying the distribution of pollutants in the cabin, a subject little discussed in the literature. Some sources of pollution such as the material emissions and the transfer of bus exhaust in the cabin are quantified (self-pollution). As part of this approach, an unprecedented campaign was conducted to quantify the maximum and minimum self-pollution for both types of bus. In real traffic conditions, the pollutant concentrations (NO2, PM2.5, particle number concentration between 0.02-1µm) are higher in the instrumented buses compared to outdoors. Moreover the lowest concentrations of NO2 have been measured in the front of the cabin compared to the rear, the localization of exhaust pipe and the engine. This overexposure was explained by a self-pollution higher in the rear of the cabin compared to the front (0.13% against 0.05% in adverse conditions). Finally the influence of the material emissions, traffic, door openings, the wind speed on the pollutant concentrations inside buses have been demonstrated

Ce travail permet d'approfondir les connaissances sur l'exposition des voyageurs aux polluants de l'air dans les autobus via des mesures représentatives en fonction du matériel roulant (Agora Long, Agora Standard), le taux de renouvellement de l'air, de la qualité de l'air extérieur et des paramètres du trafic routier. Les expériences ont été réalisées en étudiant la répartition des polluants dans l'habitacle, un sujet peu abordé jusqu'à présent dans la littérature. Sont quantifiées certaines sources de pollution comme le relargage des nouveaux matériaux et le transfert des effluents du bus vers sa cabine (auto-pollution). Dans le cadre de cette démarche, une campagne inédite a été créée pour quantifier l'auto-pollution minimum et maximum pour ces deux types de bus. Dans des conditions réelles de circulation, les concentrations en polluants (NO2, PM2.5, concentration en nombre des particules entre 0,02-1µm) ont été plus élevées dans les habitacles des bus par rapport au fond urbain. De plus il a été constaté des concentrations en NO2 plus faibles à l'avant par rapport à l'arrière du bus, position du pot d'échappement et du moteur. Cette surexposition a été expliquée par une auto-pollution plus importante à l'arrière par rapport à l'avant (0,13% contre 0,05% dans des conditions défavorables). Enfin l'influence du relargage des matériaux, du trafic routier, des ouvertures des portes, de la vitesse du vent sur les concentrations des polluants dans les habitacles des bus a été démontrée
This study can increase knowledge about the travelers' exposure to air pollution inside buses through measures based representative of rolling stock (Agora Long, Agora Standard), the air change rate, air outdoor quality and traffic parameters. The experiments were performed by studying the distribution of pollutants in the cabin, a subject little discussed in the literature. Some sources of pollution such as the material emissions and the transfer of bus exhaust in the cabin are quantified (self-pollution). As part of this approach, an unprecedented campaign was conducted to quantify the maximum and minimum self-pollution for both types of bus. In real traffic conditions, the pollutant concentrations (NO2, PM2.5, particle number concentration between 0.02-1µm) are higher in the instrumented buses compared to outdoors. Moreover the lowest concentrations of NO2 have been measured in the front of the cabin compared to the rear, the localization of exhaust pipe and the engine. This overexposure was explained by a self-pollution higher in the rear of the cabin compared to the front (0.13% against 0.05% in adverse conditions). Finally the influence of the material emissions, traffic, door openings, the wind speed on the pollutant concentrations inside buses have been demonstrated

La qualite de l'air interieur est actuellement un theme de recherche majeur, motive par la prise de conscience relativement recente de l'insuffisance des systemes de ventilation actuels. Cette these, s'integrant dans un programme de recherche concerte, est donc plus precisement centree sur le theme de la modelisation de la qualite des ambiances interieures. Son objectif est la redaction de cahiers des charges des systemes de ventilation, visant essentiellement a apporter des reponses concretes en matiere de rehabilitation des logements existants. Le code de calcul numerique bilga a ete complete par un module de pollution gazeuse. Les differentes sources sont prises en compte, les reactions physico-chimiques relatives aux oxydes d'azote sont validees experimentalement. D'autres essais mettent en evidence le role preponderant de la convection lors du transfert des polluants dans l'habitat. Les echanges d'humidite avec les parois et le mobilier font egalement l'objet de validations experimentales. Un indice de qualite de l'air est defini, afin de quantifier sur le plan sanitaire une ambiance interieure. La non existence d'un traceur universel etant montree, il n'est pas souhaitable de piloter un systeme de ventilation a partir d'un seul critere. Une part importante de cette these est consacree a l'exploitation du modele, notamment l'ensemble des logements-type definis par l'enquete nationale. Les situations degradees sont examinees, des actions correctrices proposees

La mesure de la qualité de l'air intérieur est un besoin relativement récent. Les êtres humains passent plus de 90 % de leurs temps dans un environnement fermé (pièce intérieure) qui contient plusieurs polluants gazeux. L'existence de tels contaminants gazeux dans l'air intérieur d'une pièce fermée ainsi que l'exposition à court ou à long terme à ces polluants peuvent provoquer des problèmes respiratoires et plusieurs maladies chroniques. Des études montrent que la qualité de l'air intérieur a un impact direct sur le bien-être et la productivité d'une part et sur la santé à plus long terme, d'autre part. Les COVs (composés organiques volatils) sont une classe importante de ces polluants, comme l'acétaldéhyde et le formaldéhyde provenant de matériaux utilisés dans l'aménagement intérieur (équipements informatiques, mobilier, peintures, tissu! s, sols...). Nous trouvons aussi des contaminants comme le CO2 provenant de l'utilisation intensive et d'une mauvaise aération des locaux, ainsi que le CO, et le NO2 issus de la pollution urbaine. Les bureaux, les salles de réunions, les salles de classes et les salles de travaux pratiques dans les milieux universitaires ou/et scolaires sont donc potentiellement pollués. Dans une pièce densément occupée et mal aérée la mesure du taux de COV/CO2 peut dépasser les seuils règlementaires. Ces polluants gazeux dans l'air à des concentrations importantes, faute d'une ventilation suffisante et d'un contrôle de la qualité de l'air, peut provoquer des somnolences et diminution de la productivité. La mesure et la surveillance de la qualité de l'air intérieur est donc indispensable pour assurer une meilleure qualité de vie dans les espaces de travail. Cette thèse est réalisée dans le cadre du GIS (groupement d'intérêt scientifique) neOCampus, porté par l'université Paul Sabatier et dédié au développement d'un campus innovant, connecté et durable pour une meilleure qualité de vie des usagers. Nous nous sommes intéressés au développement de micro-capteurs de gaz MOS (capteurs à oxydes métalliques) et à leur pilotage pour la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les bureaux, les salles de classes et les salles de réunions. L'objectif de cette étude est de suivre ces niveaux de pollution pour les corriger par des mesures d'aération des locaux. La prise de décision concernant l'action de correction de qualité de l'air est une étape essentielle du processus. Citons par exemple : la régulation de la ventilation dans une pièce en cas de dépassement du seuil autorisé pour les polluants identifiés. Dans le cadre de ces travaux, nous avons réalisé des prototypes de multi-capteurs de gaz miniaturisés et intégrés avec leur carte électronique dans une pièce témoin et capables de détecter des niveaux de pollution de l'air intérieur. [...]
Measuring indoor air quality is a relatively recent need. Humans spend more than 90% of their time in a closed environment that contains several gaseous pollutants. The existence of such gaseous contaminants in the indoor air as well as short or long term exposure to these pollutants can causes many respiratory problems and several chronic diseases. Studies show that the indoor air quality has an impact on well-being and productivity. VOCs (volatile organic compounds) such as acetaldehyde and formaldehyde are strongly presented in indoor air. This type of pollutants come from materials used in interior design (computer equipment, furniture, paints, fabrics, floors, etc.). We can also found in close envirements many others contaminants such as CO2, CO, and NO2 which come from urban pollution, intensive use of location and poor ventilation. Offices, meeting rooms, classrooms and practical work rooms in universities and / or schools are therefore potentially polluted. In a densely occupied and poorly ventilated room, the measurement of the VOC/CO2 rate may exceed the regulatory thresholds. These gaseous pollutants in the air in high concentrations, due to lack of sufficient ventilation and air quality control, can cause drowsiness and decreased productivity. Measuring and monitoring indoor air quality is therefore essential to ensure a better quality life in workspaces. This thesis is being carried out within the framework of the neOCampus GIS (scientific interest group), led by Paul Sabatier University and dedicated to the development of an innovative, connected and sustainable campus for a better quality life for users. We are interested by the development of micro-gas sensors MOS (metal oxide sensors) and the indoor air quality monitoring in offices, classrooms and meeting rooms. The objective of this study is to control these pollution levels in order to correct them through measures to ventilate the premises. Making a decision about how to correct air quality is an essential step in the process. For example: regulating ventilation in a room if the authorized threshold is exceeded for the identified pollutants. As part of this work, we produced prototypes of miniaturized multi-gas sensors integrated with their electronic card in a witness room and capable of detecting levels of indoor air pollution. These prototypes include a multi-sensor cell (with 4 independent cells), proximity electronics allowing the control and recovery of data from these cells, an IOT (internet of things) type communication module based on the LoRA protocol allowing send to the "Cloud NeoCampus", remotely and wirelessly, an indoor air quality status signal. This multi-sensor is based on semiconductor sensors based on nanostructured metal oxides synthesized at the LCC (coordination chemistry laboratory). [...]

L'objectif de cette thèse est le développement d'outils technologiques et logiciels permettant un monitoring de la qualité de l'air intérieur. Cela comprend la conception de capteurs miniaturisés permettant la détection simultanée d'un grand nombre de polluants, ainsi que le développement de modèles numériques inverses utilisant les données issues de ces capteurs et permettant la reconstruction de sources de polluants. Ces travaux ont mené à l'élaboration d'un prototype fonctionnel de micro-chromatographe en phase gazeuse, système d'analyse chimique miniaturisé permettant la détection de multiples polluants. La colonne de séparation fabriquée en technologie MEMS a permis la séparation de divers composés organiques volatils en quelques dizaines de secondes. Le micro-détecteur TCD, fondé sur une mesure 4-pointes couplée à un circuit d'asservissement en température original, a permis la détection des composés séparés dans la colonne. Afin d'améliorer et de tirer au mieux parti des micro-chromatographes, des méthodes d'injections stochastiques ont été développées. Il a été démontré que ces méthodes ont plusieurs intérêts. D'une part, elles permettent facilement un gain de rapport signal/bruit de l'ordre de la décade, ce qui permet la détection de polluants plus faiblement concentrés. Il a été observé d'autre part qu'il est possible de suivre en temps réel l'évolution moyenne de la concentration des polluants alors que cela n'est pas possible lorsque le chromatographe est utilisé de manière standard. Enfin, une méthode d'injection et de traitement du signal permettant l'analyse simultanée de plusieurs échantillons avec un unique capteur a été développée. Enfin, ces travaux ont été complétés par le développement de modèles inverses 2D permettant, à partir de données issues de micro-chromatographes placés dans l'espace, la reconstruction de sources de polluants et de champs de vitesses par méthode des gaz traceur. Ces modèles sont fondés sur une approche de contrôle optimal et utilisent une résolution des équations de Navier-Stokes et de diffusion-advection par la méthode éléments finis. L'utilisation de bases orthonormées obtenues par POD a permis de régulariser ces modèles inverses
The goal of this thesis is the development of technological and numerical tools for the monitoring of indoor air quality. That comprises the design of miniaturized sensors capable of detecting a large number of pollutants, and the development of inverse models allowing the reconstruction of pollutant sources from concentration measurements. In this work we present the realization of a micro-gas chromatograph, miniaturized chemical-analysis system fabricated with silicon-based MEMS technology. The separation column can separate multiple volatile organic compounds in less than a minute. The integrated thermal conductivity detector, based on a 4-points measurement technique coupled with an original temperature control circuit, can detect compounds separated in the column. In order to improve the performances of such micro-chromatographs, stochastic injection techniques have been developped. We have shown that these techniques easily allow to reduce the detection noise by an order of magnitude so that low-concentrated pollutants can be detected. We also observed that it is possible to follow in real time the mean evolution of the concentration with such techniques. We finally developped an original multiplexing technique that allows to monitor multiple sample streams simultaneoulsy with a single sensor. Finally, this work is completed by the development of 2D inverse models that allow, from data measured by micro-chromatographs placed in a room, to reconstruct pollutant sources, concentration fields or airflow patterns. Those models are based on an optimal control approach and use the resolution of Navier-Stokes and diffusion-advection equations with the finite element method. POD orthonormal basis are used for the regularization of the problem

Les bâtiments longtemps considérés comme des milieux clos protecteurs, font aujourd’hui l’objet d’avancées scientifiques démontrant leurs impacts climatiques, énergétiques et sanitaires. En tentant de réduire certains de ces impacts, le droit s’étoffe : des obligations juridiques sont créées. Or, l’appréhension juridique de la performance énergétique et de la qualité de l’air intérieur impacte la responsabilité des professionnels du bâtiment. Cette dernière s’inscrit dans plusieurs régimes de responsabilité en fonction de la qualité juridique de la personne qui va chercher à l’engager. Il peut s’agir autant de la puissance publique que du cocontractant des professionnels. Ainsi, la responsabilité des professionnels peut découler, de manière unique ou cumulative, de contrôles régaliens comme de la responsabilité civile, et plus particulièrement du droit des contrats. La présente thèse de doctorat vise à rechercher si les nombreux fondements et régimes de responsabilité permettent de sanctionner l’absence de respect des obligations et donc d’améliorer les qualités énergétiques et sanitaires des bâtiments
Buildings have long been considered closed-in self-protected environments. Today, however, numerous scientific innovations show how they affect climate, energy and health related issues. By trying to reduce their impact on these issues, the law is made more complex, new obligations are created. As it happens, the way the law takes into account energy efficiency and indoor air quality affects building professionals liability. This liability covers several levels of responsibility depending on the legal status of the individual looking to institute the proceedings, whether it be the public sphere or a professional cocontractant. Thus professional liablility may be a result, unique, successive, or cumulative, of state control as well as civil responsability, and more specifically of contract law. This doctoral thesis looks to determine whether the numerous foundations and levels of responsibility enable us to sanction unfulfilled obligations, thus improving buildings'energy and sanitary efficiency

L’entrée des polluants gazeux du sol (Radon, COV,…) dans les environnements intérieurs peut occasionner des risques sanitaires significatifs. Or les modèles d’évaluation de risques sanitaires liés à ces polluants gazeux du sol contiennent beaucoup d’incertitudes qui peuvent conduire à une mauvaise appréciation des risques. Dans un premier temps, cette thèse contribue à l’amélioration des modèles d’évaluation des risques. Dans un second temps, elle propose le développement d’un modèle de dimensionnement des Systèmes de Dépressurisation du Sol (SDS) passifs utilisés pour protéger les bâtiments des pollutions gazeuses venant du sol. L’amélioration des modèles a porté sur la prise en compte des principaux phénomènes de convection et diffusion à l’interface entre le sol et le bâtiment, en tenant compte des différentes typologies de soubassement. La première contribution porte sur le développement de modèles analytiques fournissant les débits d’air dus à la convection à travers le sol pour différents types de soubassement : dallage indépendant, dalle portée, vide sanitaire et cave. Les bâtiments avec des murs enterrés et les soubassements avec un lit de gravier sous le plancher bas sont également traités. Une méthodologie permettant la prise en compte de la fissuration et des points singuliers du plancher bas est aussi proposée. La deuxième contribution porte sur la prise en compte du transfert couplé des polluants des sols par convection et diffusion auprès des fondations. Une étude numérique a permis une meilleure compréhension du comportement des polluants à l’interface sol/bâtiment. Sur la base de cette compréhension, des lois semi-empiriques d’estimation des flux d’entrée de polluant dans les bâtiments sont proposées. Les différents modèles développés ont été validés numériquement avec un modèle CFD et expérimentalement avec des données issues de la littérature. La confrontation de ces modèles avec ceux existants a montré les améliorations apportées. L’impact de la typologie du soubassement sur le transfert de polluants gazeux des sols a été constaté. Une première application des modèles est illustrée par leur intégration dans un code de simulation thermo-aéraulique multizone afin de pouvoir étudier l’impact de ces polluants sur la qualité de l’air intérieur. Ce travail se termine par le développement d’un modèle de dimensionnement des Systèmes de Dépression du Sol (SDS) passifs. Ce modèle aéraulique de dimensionnement des SDS a été validé par des mesures effectuées au CSTB dans une maison expérimentale. Les premières applications du modèle de dimensionnement portent notamment sur l’impact de la météorologie (vent et tirage thermique) sur le fonctionnement du SDS passif et sur l’impact des stratégies de ventilation du bâtiment sur le fonctionnement du SDS passif. On voit ainsi l’intérêt de l’utilisation d’un tel modèle pour tester l’aptitude de ce système de protection des bâtiments dans des situations environnementales données
Transfer of soil gas pollutants (Radon, VOC) into buildings can cause significant health risks. However, analytical models used today to estimate health risks associated with these pollutants contain many uncertainties which can lead to poor risk assessment. Initially, the main objective of this thesis is to contribute to the improvement of these models for risk assessment. Secondly, we propose the development of air flow model for passive Sub slab Depressurization Systems (SDS) design used to protect buildings. The improvement of models focused on the inclusion of the main phenomena of convection and diffusion at building/soil interface, taking into account different types of building substructures. The first improvement concerns the assessment of convection phenomenon through the development of analytical models to quantify air flow rates entering through many kinds of building substructures: floating slab, bearing slab, crawl space and basement. Buildings with buried walls and substructures with a sub slab gravel layer are also treated. A methodology taking into account the presence of cracks, holes and singular leakages of the slab is also proposed. The second improvement of the models is the inclusion of coupled transfer of convection and diffusion near foundations. A numerical study allowed a better understanding of the behavior of pollutants at soil / building interface. Based on this understanding, semi-empirical laws for estimating soil gas pollutants entry rate into buildings are proposed. The various models developed have been validated numerically using a CFD model and experimentally with data from the literature when available. The impact of building substructure on pollutant transfer has been highlighted. A first application of the model is illustrated by their integration into a multizone simulation code to study the impact of these transfers on indoor air quality. Finally, the work ends with the development of a model for designing passive sub slab depressurization systems. The design model developed is validated with in situ experimental data. Preliminary applications using this model focused at first on the impact of meteorological conditions (stack effect, wind) on the sub slab system running. At second, the impact of ventilation strategies on sub slab depressurization performance is studied. Thus, we see the potential interest of this model to test the effective running of passive sub slab depressurization systems in given configuration

Un système de ventilation est efficace s'il assure un air intérieur de qualité en éliminant les polluants de l'air et en garantissant un apport d'air neuf satisfaisant. L'efficacité de la ventilation est analysée numériquement et/ou expérimentalement. Notre étude consiste à analyser l'efficacité de la ventilation en environnement réel contrairement à la majorité des travaux de recherches qui étudie ce concept dans des cellules d'essais où toutes les conditions limites thermoaérauliques sont imposées. Les mesures in situ réalisées sont en outre utilisées pour définir les conditions aux limites de domaines de calculs CFD (Computational Fluid Dynamics). La comparaison des résultats numériques aux mesures in situ a permis d'analyser l'utilisation des codes CFD pour l'étude de la qualité de l'air intérieur en environnement réel. On a ainsi noté l'influence de la prise en compte de la perméabilité sur la qualité des calculs numériques. Or dans un bâtiment réel, il est difficile d'identifier avec précision les défauts d'étanchéité et leurs débits d'infiltration d'air respectifs. Dans un tel cas, un modèle simplifié est proposé pour tenir compte de la perméabilité dans les calculs numériques. Nous avons ensuite réalisé une analyse critique des indices d'appréciation de l'efficacité de la ventilation. Nous avons ainsi montré qu'il était actuellement impossible d'évaluer l'efficacité de renouvellement de l'air ( ) d'une zone d'occupation. Concernant l'élimination de polluants, nous avons montré que l'indice usuel n'était pas adapté pour des systèmes ayant des débits de ventilation différents. Pour de tels cas, une nouvelle formulation de cet indice est proposée. On a également évalué le rapport du débit de ventilation utilisé par le débit nominal du système de ventilation étudié. Une analyse couplée de ce nouvel indice et de ce rapport de débits a permis d'apprécier l'efficacité d'élimination de polluants en tenant compte du coût énergétique de la ventilation. Pour finir, nous avons montré qu'il n'existe pas d'indice universel. Le choix de l'indice à utiliser dépend en effet de la nature du polluant, de sa concentration et du débit de ventilation employé. Un outil d'aide à la décision est donc proposé pour apprécier l'efficacité d'élimination de polluants des systèmes de ventilation. Cet outil est flexible et assez simple à utiliser
An efficient ventilation system provides a good indoor air quality by eliminating air pollutants and ensuring a satisfactory air renewal. Unlike most research works that deal with test cells with controlled boundary conditions, our study focuses on ventilation efficiency in a real environment. In situ experiments are performed and provide the boundary conditions necessary for CFD (Computational Fluid Dynamics) computations. Using CFD for predicting indoor air quality in a real environment is thus analyzed. The influence of permeability on numerical predictions quality is shown. Unfortunately, it is difficult to quantify accurately the air leakages and their airflow rates. Our study proposes a simplified model that includes air infiltration rates in the CFD computations, and that yields satisfactory results. A critical analysis of ventilation efficiency indices is then performed. It is shown that it is currently impossible to evaluate the air change efficiency ( ) in an occupied zone. Concerning the air pollutants removal effectiveness, it is shown that the usual index is not suited to ventilation systems with variable airflow rates. For such cases, a new formulation of this index is given. The ratio between the airflow rate and the nominal airflow rate of the ventilation system is also taken into consideration. A coupled analysis of this new index and of this airflow rate ratio enables us to assess the air pollutants removal effectiveness while considering the energetic cost of ventilation. We finally show that there is no universal index. The choice of the index depends on the pollutant, on the pollutant's concentration, and on the airflow rate. A tool of decision-making aid is thus proposed in order to evaluate the air pollutants removal effectiveness for various ventilation systems. This tool is flexible and rather simple to use