Limiter l’intrusion de polluants volatils par des murs enterrés

En cas de construction d’un bâtiment sur une zone présentant des risques d’intrusion de vapeurs de polluants volatils, si la présence d’un sous-sol ne peut être évitée (Adapter le projet) et en complément de mesures visant à limiter la perméabilité de la structure aux polluants volatils (Limiter la perméabilité de la structure) et à aspirer les polluants volatils sous la dalle du sous-sol (Drainer les gaz sous dalle (SDSD)), les polluants volatils pouvant s’introduire par les murs d’un bâtiment peuvent être aspirés :

• Soit par mise en dépression d’un mur creux. Cette méthode est proposée aux États-Unis par US EPA (1993), comme méthode pour traiter le radon et est donc transposable pour traiter des polluants volatils en contexte Sites et Sols Pollués. Néanmoins, il est fréquent que cette méthode ne soit pas utilisable en France. En effet, les méthodes et matériaux de construction français différent de ceux des États-Unis. La différence principale réside dans le fait que chaque rang de parpaings en France est généralement séparé des rangs supérieurs et inférieurs par une couche de ciment, ce qui limite fortement les connexions verticale et horizontale. La présente méthode est donc proposée par souci d’exhaustivité mais mérite d’importantes vérifications avant déploiement en France.
   
• Soit par la création de double-cloisons derrière lesquelles, à leur base, est créée une aspiration. Cette aspiration peut être raccordée au drainage des gaz sous dalle mis en place ou à un réseau d’aspiration dédié.

Dans un cas comme dans l’autre, une étape d’étanchéification du mur (ainsi que de la double-cloison le cas échéant) à l’intérieur du bâtiment est nécessaire préalablement (Améliorer l'étanchéité d'un mur enterré).

Par analogie avec ce qui est proposé dans le cadre d’un drainage des gaz (Drainer les gaz sous dalle (SDSD), à la différence près que l’aspiration se fait dans le mur (et non de l’autre côté de la dalle), cette technique vise à mettre sous dépression l’intérieur d’un mur lorsque celui-ci est creux.

Ainsi, lors de la construction du mur, il s’agira de s’assurer que l’ensemble de ses éléments constitutifs (ex : parpaings) ne sont pas indépendants les uns des autres (c’est-à-dire que leurs cavités créent un réseau interconnecté dans lequel l’air peut circuler aisément), afin de limiter le nombre de points d’aspiration.

Figure 1 - Schéma de principe de la mise en dépression d'un mur enterré par puits individuels. Source : d’après US EPA, 1993, modifié.

Une autre méthode consiste à réaliser de petits trous régulièrement espacés à la base du mur périphérique et de relier l’ensemble des trous à l’aide d’une « goulotte » étanche reliée à un extracteur. La dépression ainsi créée est répartie de manière homogène dans l’ensemble du mur périphérique. Il convient de s’assurer de la robustesse de la « goulotte » et de son adéquation en fonction de l’utilisation du sous-sol à traiter.

Figure 2 - Schéma de principe de la mise en depression d'un mur enterré par série de trous. Source : d’après US EPA, 1993, modifié.

Dans la mesure du possible, il est recommandé que les tuyaux d’aspiration soient présents à l’intérieur du bâtiment afin de limiter les risques de condensation dans les tuyaux en hiver, ce qui pourrait entraîner l’accumulation d’eau dans les murs et donc des problèmes d’humidité.

Si des murs creux ne peuvent pas être mis en place dans le bâtiment à construire, la deuxième possibilité consiste à créer une double-cloison à l’intérieur du bâtiment et à aspirer l’air entre le mur périphérique et la double-cloison. Une attention particulière doit être portée à l’étanchéité de la double-cloison (notamment à l’interface double-cloison/plafond, qui est généralement l’endroit le plus délicat à étanchéifier). Des méthodes sont proposées dans la fiche Améliorer l’étanchéité d’un mur enterré. 

Par analogie avec la méthode Drainer les gaz sous dalle (SDSD), l’objectif de cette technique n’est pas de créer une dépression trop importante. La dépression, entre 4 et 10 Pa par rapport à la pression atmosphérique dans le bâtiment, doit être générée de façon à capter les polluants volatils remontant naturellement à la surface. Il est néanmoins important de noter que les retours d’expérience pour cette méthode (notamment dans le traitement du radon, cf. US EPA, 1993) montrent une efficacité parfois limitée. En effet, un mur en parpaing est généralement beaucoup plus poreux qu’une dalle béton par exemple. Il est ainsi beaucoup plus difficile de maintenir une dépression suffisante dans l’ensemble du mur que d’atteindre une dépression suffisante sous dalle dans le cadre d’un drainage sous dalle SDSD. De plus, compte tenu de cette porosité plus importante, la mise en dépression dans le mur peut entrainer une légère dépressurisation du sous-sol, ce qui peut entrainer une augmentation du dégazage par des murs éventuellement non traités ou par la dalle du sous-sol (sans compter les problèmes liés à l’apport en air extérieur si des appareils à combustion sont présents dans le sous-sol et aux pertes énergétiques associées). Ainsi, il est fortement conseillé d’utiliser cette méthode en complément de la méthode Drainer les gaz sous dalle (SDSD) (voire d’un Système de Dépressurisation Sous Membrane (SDSM)), lorsque ce dernier s’avère insuffisant. Notons néanmoins que les techniques actuelles détaillées dans la fiche Limiter la perméabilité de la structure devraient malgré tout permettre d’obtenir de meilleurs résultats que ceux obtenus en 1993, date de la parution du guide US EPA mentionné. 

L’air rejeté doit obligatoirement être évacué au-dessus du toit (au moins 30 cm au-dessus du toit), à au moins 3 m de l’ouverture la plus proche (éviter les refoulements) et à au moins 3 m de l’habitation la plus proche. Dans le cas de systèmes passifs fonctionnant grâce au vent, ces distances peuvent être plus importantes : respectivement 40 cm à 1 m selon que le toit soit en plan ou plat, et 8 m de toute autre construction (EVALSDS, 2018). Dans tous les cas, la qualité de l’air rejeté doit être contrôlée. L’absence de traitement au point de rejet doit être justifiée au regard de la qualité de l’air aspiré (réalisation d’un bilan massique par exemple). Le risque de condensation de l’humidité de l’air aspiré dans le conduit de rejet situé en extérieur (principalement en hiver) est à prendre en compte afin que l’extracteur ne soit pas endommagé par une accumulation de condensation.

La supervision et les contrôles par une entreprise spécialisée est fortement recommandée pendant sa réalisation. Un unique contrôle final semble particulièrement insuffisant au regard de la complexité et de la sensibilité liées aux mesures constructives.

• Réseau d’aspiration : un réseau d’aspiration, classiquement en PVC, doit être inséré dans le mur. Néanmoins, en fonction des polluants rencontrés, du PE pourra être utilisé. Les tuyaux doivent être raccordés de manière étanche.
  Si du PVC « écoulement » ou du PELD peuvent être employés (notamment pour les parties aériennes (évacuation)), l’utilisation de matériaux plus solides (PEHD « pression » par exemple) est envisageable notamment si des tuyauteries sont susceptibles d'être endommagées par les occupants du bâtiment (ex : passage de canalisations non protégées dans certaines pièces du bâtiment). 
  Afin d’homogénéiser la mise en dépression derrière le mur ou la double-cloison, l’utilisation de vannes de réglage peut être envisagée, bien que cette précaution semble moins cruciale que dans le cas d'une mesure consistant à Drainer les gaz sous dalle (SDSD).
  Ce réseau peut être raccordé au réseau d’aspiration d’un SDSD existant ou être indépendant de celui-ci. Dans le premier cas, il convient de s’assurer que le fait d’aspirer derrière la double-cloison dans un volume ne présentant pas/peu de perte de charge n’entraine pas une diminution trop important de la dépression créée sous la dalle.
   
• Réseau d'évacuation : L’air aspiré dans le mur doit être évacué à l’extérieur du bâtiment, à une distance suffisamment importante de toute ouverture (voir Description). Des tuyaux métalliques ou en PVC écoulement, raccordés de manière étanche, peuvent être utilisés. A noter qu’il existe des tuyaux plastiques de différents diamètres, formes et couleurs permettant de limiter, autant que faire se peut, les désagréments esthétiques. En période hivernale, il est très fréquent que l’humidité naturellement présente dans l’air aspiré condense dans la cheminée d'évacuation. Il est donc crucial de prévoir un moyen d’évacuer cette eau afin d’éviter qu’elle bouche le circuit d’évacuation et/ou endommage l’extracteur éventuellement utilisé. 
  Dans le cas d’un système passif, il est crucial d’isoler thermiquement toute tuyauterie qui ne se trouve pas dans une pièce chauffée. Dans ce cas, le projet EVALSDS recommande également des tuyaux de diamètre 200 mm minimum, afin d’optimiser le phénomène de tirage thermique. 
  Dans le cas d’un système actif, en fonction du débit pompé, un sifflement plus ou moins important peut s’entendre à proximité des tuyauteries ou de l’extrémité du conduit.
  Une protection contre la pluie, les oiseaux et les insectes (type guêpes, frelons, …) est également fortement recommandée. Dans le cas d’un système passif, des chapeaux extracteurs statiques (cf. EVALSDS, 2018) peuvent aussi être placés au sommet des cheminées afin d’augmenter l’efficacité du tirage sans consommation d’énergie (utilisation de l’énergie du vent pour créer une dépression dans la cheminée). 
   
• Extracteur : Dans le cas d’un système actif, l’extracteur doit principalement être choisi en fonction du volume d’air à gérer et des pertes de charges associées au réseau d’extraction. D’après USEPA (1993), des extracteurs, consommant environ 90W et développant des débits allant jusqu’à 450 m³/h (à 0 Pa), soit un débit généralement compris entre 300 et 340 m3/h sont généralement employés.
  L’installation d’un dispositif permettant de régler la puissance consommée par l’extracteur permet d’optimiser la consommation électrique de l’installation (voire les nuisances sonores).
   
• Raccordement électrique : Dans le cas d’interventions dans des bâtiments existants, dans lesquels le réseau électrique peut ne pas être aux normes, il convient d’étudier la pertinence de créer un réseau électrique indépendant assurant un fonctionnement sans interruption même en cas de défaillance du système électrique du bâtiment. Des compteurs horaires (voire énergétiques) sont également envisageables, afin de s’assurer que le taux de fonctionnement de l’appareil est bien suffisant (24h/24, 7j/7, 365j/an), voire de mesurer la consommation électrique associée (mesure utile pour indemniser les occupants du bâtiment, lorsque l’extracteur est raccordé sur leur compteur EDF).
   
• Contrôle de la dépression : Compte tenu de la très faible dépression attendue derrière le mur, il est très délicat de réaliser un contrôle permanent de la dépression. En revanche, la mise en place d’un contrôle de la différence de pression effective entre l’air dans la canalisation à proximité du mur (ou de l’extracteur) et l’air ambiant, à l’aide d’un dispositif de mesure permanent (qu’il fonctionne en continu ou non), peut être un moyen simple de contrôler l’efficacité du dispositif. Dans l’idéal, il est relié à un système de veille pour assurer le bon fonctionnement via une connexion internet ou téléphonique. 
  En revanche, dans le cas d’un système passif, il convient de démontrer que la dépression naturellement créée est suffisante et homogène sous l’ensemble du volume à traiter. 

1. Test sonore

Dans le cas d’un système actif, après avoir déterminé l’extracteur adapté à la situation, la question de la nuisance sonore engendrée par l’extracteur (fonctionnement 24h/24h, 7j/7j) est importante à prendre en compte.

2. Échantillonnage et analyses chimiques

Afin de déterminer si des mesures constructives dsont nécessaires, des analyses de gaz de sol au droit (ou à proximité immédiate) du bâtiment à construire doivent être réalisées. Les paramètres recherchés doivent être adaptés aux polluants susceptibles d’être présents dans les gaz de sols. En ce qui concerne les modalités de caractérisation des gaz de sol et de l’air intérieur, le lecteur est invité à se reporter au guide BRGM-INERIS (2016) et à la norme NF ISO 18400-204 (juillet 2017).

3. Dimensionnement

Il faut dimensionner le système d'extraction à mettre en œuvre au travers du mur (notamment il faut déterminer le nombre de points d'aspiration en fonction de la surface du mur et de la pièce).

4. Étanchéité des passages de réseaux

D’une manière générale, dans le cadre d’une problématique d’intrusion de polluants volatils dans un bâtiment, une attention particulière doit être portée à la vérification de l'absence (et le cas échéant à la suppression) de chemins préférentiels (par les passages de réseaux à travers les murs ou les dalles) facilitant la circulation des polluants volatils à l’intérieur d’un bâtimen ou depuis le sol jusqu’à l’intérieur du bâtiment (par exemple : du sous-sol vers le RDC, du RDC vers le 1er étage…) (voir Etanchéifier les passages de réseaux).

Informer les occupants, utilisateurs, maître d’ouvrage, entreprises de travaux qu’il ne faut pas percer les murs.

Mettre en place un bilan quadriennal intégrant :

• Contrôle de l'étanchéité des murs (présence fissures, entrées / sorties réseaux, ...) à chaque visite ou inspection,
• Contrôle du fonctionnement et entretien du système d'extraction (extracteur, relevé du temps de fonctionnement (le cas échéant), vérification de la dépression derrière les parois et du débit total d'aspiration, rejet, ...) à faire par une société spécialisée selon les préconisations du fabricant ou/et de l'installateur,
• Contrôle de la qualité de l'air (pièce dans laquelle s'effectue la dépression, niveau supérieur et rejet) tous les 3 mois la première année, puis possibilité d'adaptation de la fréquence en fonction de l'évolution des résultats (stabilité ou baisse).

• Lorsqu’un Système de Dépressurisation Sous Dalle (SDSD) est installé dans un bâtiment, il peut être envisagé de connecter les murs au réseau à d’aspiration du SDSD. Le mur étant creux et donc beaucoup plus perméable que le volume sous la dalle (ce qui est également le cas pour une double-cloison), il convient de restreindre le débit aspiré dans le mur (ou la double-cloison), par réduction du diamètre du tuyau aspirant dans le mur ou par ajout d’une vanne de bridage.
  Ci-dessous un exemple :

Figure 3 - Schéma de principe de mis en dépression d'un mur enterré avec connexion des murs au réseau d'aspiration SDSD. Source : d’après US EPA, 1993, modifié.

• Mettre le mur en surpression limite l’intrusion de polluants volatils. Cette méthode peut néanmoins être délicate à mettre en place si le mur est trop poreux,
   
• Une utilisation passive (sans extracteur) peut être envisagée moyennant une vérification de son efficacité. En effet, compte tenu du vide présent dans le mur, la propagation de l'aspiration dans le mur pourrait être très limitée autour des zones d'aspiration,
   
• Lorsque le mur ne permet pas une mise en dépression de l’intérieur du mur, une double-cloison peut être construite devant le mur enterré et l’aspiration peut être réalisée derrière cette double-cloison. Les mêmes précautions s’appliquent :
  • Assurer la meilleure étanchéité possible pour la double-cloison (notamment au niveau de l’interface double-cloison/plafond) ;
  • Aspirer plutôt à la base de la double cloison

Cette technique n'est applicable qu’en présence de murs creux. A défaut, il faut prévoir d’aspirer derrière une double-cloison.

Rappelons au préalable que les estimatifs proposés ci-dessous sont valables pour les maisons testées aux États-Unis : les méthodes et matériaux de construction français pourraient engendrer davantage de points d’aspiration voire l’inefficacité de la méthode.

1. Cas d’une aspiration par « puits individuel »

D’après US EPA (1993), entre un et deux points d’aspiration par mur sont nécessaires. Ces points d’aspiration sont placés au centre d’un mur ou placés à équidistance les uns des autres et des extrémités du mur, dans le sens horizontal.

Dans le sens vertical, US EPA (1993) recommande de placer ces puits d’aspiration en bas du mur (un ou deux rangs au-dessus de la dalle, et ce pour deux raisons :

• Positionner l’aspiration à la base du mur peut permettre de renforcer l’aspiration existante sous la dalle, en fonction des connexions pouvant exister entre les murs et le dessous de la dalle,
• Eviter d'augmenter la migration des gaz vers l'intérieur du sous-sol : les gaz venant généralement plutôt de la base du bâtiment (remontée des gaz verticale plutôt que latérale/horizontale), aspirer en haut du mur revient à faire circuler des gaz de bas en haut dans les murs. Or, les dépressions créées dans les murs étant très faibles (et donc facilement contrebalancées par des changements de température et de pression dans le sous-sol) et la porosité des murs étant relativement importante, une aspiration en haut du mur pourrait entrainer une migration plus importante des gaz vers l’intérieur du sous-sol qu’une aspiration à la base du mur.

Afin d’assurer la meilleure efficacité possible, il est recommandé de traiter l’ensemble des murs enterrés en contact avec le sol.

2. Cas d’une aspiration périphérique dans une « goulotte »

Dans ce cas, un tuyau unique est connecté dans la goulotte et permet généralement de répartir l’aspiration dans l’ensemble de la goulotte. En revanche, si la goulotte présente des discontinuités, un tuyau par goulotte est nécessaire et ces tuyaux doivent être reliés vers un ou plusieurs extracteurs en fonction des cas. L’emplacement de ce tuyau dans la goulotte importe peu, la dépression créée se propageant facilement à l’ensemble de la goulotte.

• Simplicité de la forme du sous-sol pour limiter le nombre de discontinuités et donc le nombre de points d’aspiration,
• Réelle connectivité des cavités présentes dans les murs,
• Porosité du mur ayant une influence sur le rayon de propagation de l’aspiration et le risque de mise en dépression du sous-sol.

Sources : b) US EPA (2008), l) retour d'expérience interne BRGM.

1. Bibliographie

BRGM (Août 2014) 
Guide relatif aux mesures constructives utilisables dans le domaine des SSP
Leprond H., Lion F., Colombano S. avec la collaboration de Windholtz J.(2014)
Rapport final BRGM/RP-63675-FR,172p., 26 fig., 19 tabl., 5 ann.
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-relatif-aux-mesures-constructives
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-63675-FR.pdf

BRGM-INERIS (2016)
Guide pratique pour la caractérisation des gaz du sol et de l’air intérieur en lien avec une pollution des sols et/ou des eaux souterraines
BRGM RP-65870-FR - INERIS-DRC-16-156183-01401A
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-pratique-caracterisation-gaz-du-sol-et-air-interieur 

ITRC (2003)
Vapor Intrusion Issues at Brownfield Sites
Guide ITRC (Interstate Technology & Regulatory Council)
https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-05/documents/brnfld-1.pdf

NF ISO 18400-204 (Juillet 2017)
Qualité du sol - Échantillonnage - Partie 204 : lignes directrices pour l'échantillonnage des gaz de sol
https://www.boutique.afnor.org/norme/pr-nf-iso-18400-204/qualite-du-sol-echantillonnage-partie-204-lignes-directrices-pour-l-echantillonnage-des-gaz-du-sol-/article/842404/fa184952

US EPA (2008)
Enginnering Issue: Indoor Air Vapor Intrusion Mitigation Approaches
Science Applications International Corporation.
U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/600/R-08/115, 2008.
https://cfpub.epa.gov/si/si_public_record_report.cfm?Lab=NRMRL&dirEntryId=191565

US EPA (1993)
Radon Reduction Techniques for Existing Detached Houses - Technical Guidance (Third Edition) for Active Soil Depressurization Systems
HENSCHEL, D.
U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/625/R-93/011 (NTIS PB2000-106361)
https://cfpub.epa.gov/si/si_public_record_Report.cfm?Lab=NRMRL&dirEntryID=124795