Système de Dépressurisation Sous Membrane (SDSM)

Mis à jour : 07/10/2020
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Principe

Le principe de cette technique est de créer une dépression sous une membrane étanche mise en place à la surface du sol, afin d’aspirer les vapeurs de polluants volatils remontant de la sub-surface (qu’elles proviennent d’une pollution volatile présente dans les sols et/ou les eaux souterraines) avant qu’elles ne pénètrent dans le bâtiment. Ces polluants volatils sont ensuite rejetés à l’atmosphère au-dessus du bâtiment (idéalement après traitement). Ce dispositif peut être soit passif ou actif (avec un extracteur consommant de l’énergie).

La membrane n’étant pas recouverte par une interface physique dure (ex : dalle béton), cette méthode est à privilégier dans des lieux non fréquentés (typiquement un vide sanitaire accessible). Dans le cas d’une pièce fréquentée (cave en terre battue par exemple), bien que qu’un SDSM puisse être techniquement mise en œuvre, on se tournera plutôt vers un Système de Dépressurisation Sous Dalle (SDSD), afin de ne pas restreindre l’accessibilité à cette pièce (fort risque d’endommagement de la membrane et donc remise en question de l’efficacité du dispositif). 

Lorsqu’elle est envisageable, la méthode SDSM présente l’avantage de permettre d’empêcher ou limiter le transfert des polluants volatils des sols sous-jacents vers le bâtiment, contrairement à une solution consistant à Améliorer l'efficacité d'un vide sanitaire, voire d’Améliorer la ventilation d'un bâtiment existant (VMC). Elle peut être mis en place aussi bien dans le vide sanitaire d’un bâtiment existant (sous réserve d’accessibilité) que dans celui d’un bâtiment à construire. Néanmoins, en fonction des cas (notamment les niveaux d’abattements nécessaires et/ou des configurations de bâtiment), cette solution pourrait être excessive et/ou inapplicable (tant du point de vue technique qu’économique) par rapport aux autres possibilités pré-citées (cf. A propos).

Autre dénomination

SDSM ; Sub-Membrane Depressurization System

Description

Lorsque le lieu d’installation du SDSM est adapté (voir Contrôles préalables, résultats et conclusions), la première étape consiste à nettoyer la surface du sol en retirant l’ensemble des objets ou matériaux poinçonnants. Cela évite d’endommager la membrane si un opérateur marche dessus (pendant la mise en œuvre voire pendant les contrôles post-installation).

La mise en place d’un géotextile ou d’une géogrille de drainage sous la membrane est recommandée afin de :

  • Protéger la membrane par le dessous contre tout risque de poinçonnement. La mise en place d’une couche de sable grossier ou de gravier peut également être envisagé pour homogénéiser l’aspiration sous l’ensemble de la surface. On évite l’utilisation de sable fin dont la perméabilité plus faible n’apporterait qu’une aide limitée à la propagation de la dépression et qui pourraitt colmater le géotextile,
  • Homogénéiser la dépression sous l’ensemble de la membrane (limite le phénomène de plaquage de la membrane à la surface du sol si l’aspiration est trop importante et/ou si le sol est plat et argileux).

Le dispositif d’aspiration est installé préalablement à la mise en place de la membrane étanche. Si un point d’aspiration peut être envisagé (dans ce cas, il est positionné de préférence au centre du vide sanitaire afin d’optimiser l’aspiration), la mise en place d’un réseau de drains horizontaux sous la membrane est recommandée. Les résultats en terme de dépression générée et de surface traitée sont généralement meilleurs pour un surcoût financier limité. En fonction de la forme du vide-sanitaire et de son éventuel compartimentage, le réseau de drain doit être adapté en conséquence afin d’homogénéiser l’aspiration sous l’ensemble de la membrane.

La membrane est ensuite installée sur l’intégralité de la surface du vide-sanitaire, en privilégiant, dans la mesure du possible, une mise en place d’un seul tenant.

Cette membrane peut ensuite être lestée. Dans ce cas, la mise en place d’une géogrille de drainage ou d’une couche de massif drainant sous la membrane est fortement recommandée. La mise en place d’une couche de sable de quelques centimètres au-dessus de la membrane peut être envisagée afin de :

  • la protéger en cas d’inspections par des opérateurs lors des visites de contrôle (cela peut également être rendu possible par la mise en place de cheminements adaptés),
  • voire la protéger des UV si des ouvertures vers l’extérieur sont présentes dans le vide sanitaire.

Le réseau d’aspiration est ensuite relié au réseau d’évacuation.

Figure 1 - Schéma de principe du Système de Dépressurisation Sous Membrane.

Figure 1 - Schéma de principe du Système de Dépressurisation Sous Membrane.

L’objectif de cette technique n’est pas de créer une dépression trop importante sous la membrane : 4 à 10 Pa par rapport à la pression atmosphérique dans le vide sanitaire sont suffisants de façon à capter les polluants volatils remontant naturellement à la surface. La mise en place de points de contrôle de la dépression sous la membrane peut être envisagée. Néanmoins, compte tenu de la « simplicité » de l’installation et du contrôle relativement simple de la dépression générée sous la membrane, leur présence semble moins capitale que dans le cadre d’un Système de Dépressurisation Sous Dalle (SDSD) (notamment dans le cas d’un SDSM actif). S’ils sont mis en place, ils ne doivent pas créer de chemins préférentiels pour les gaz et être équipés de bouchons amovibles étanches.

L’air aspiré sous la membrane doit obligatoirement être rejeté 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 du sol 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.

Quel que soit le SDSM mis en place, la supervision et les contrôles par une entreprise spécialisée est fortement recommandée pendant sa réalisation. Un unique contrôle final est très insuffisant au regard de la complexité et de la sensibilité liées aux mesures constructives. L’efficacité de la mesure peut être largement remise en cause si la membrane est endommagée, ou si le système d’extraction est arrêté en cas de panne ou de malveillance.

Moyens matériels

Les moyens matériels nécessaires sont détaillés ci-dessous :

  • Massif drainant (optionnel) : aplani, constitué de matériaux très perméables (par exemple : graviers). Son objectif est double : protéger la membrane d’un éventuel poinçonnement par le dessous et faciliter une mise en dépression homogène de l’ensemble de la surface sous la membrane. Sa granulométrie doit être la plus homogène possible afin d’assurer une bonne perméabilité du massif drainant.
    Contrairement à un Système de Dépressurisation Sous Dalle (SDSD), l’épaisseur n’a pas besoin d’être très importante (quelques cm suffisent).
    Une attention particulière doit être portée à l’absence de fines, afin d’éviter de colmater les réseaux d’aspiration et/ou d’endommager l’extracteur éventuellement mis en place.
    En fonction de la perméabilité et du type de sol présent dans le vide sanitaire, sa présence peut s'avérer indispensable, notamment si les sols sont très limoneux-argileux : dans ce cas, la dépression pourrait plaquer la membrane contre la surface du sol et limiter de facto l'efficacité du dispositif.
     
  • Géotextile : sur le massif drainant ou sur le sol (en l’absence de massif drainant), l’installation d’un géotextile est recommandée. Ce géotextile joue un double rôle : protéger la membrane et limiter le placage de la membrane sur le sol (en l’absence de massif drainant). Il évitera également l’aspiration de fines.
     
  • Puisards/drains : le choix entre ces deux possibilités est conditionné par la configuration du bâtiment où le SDSM est mis en place.
    Dans le cas d’un puisard, différents modèles existent dans le commerce, qu’ils soient initialement prévus pour gérer une problématique liée au radon ou non. De forme cylindrique ou cubique, leur taille est généralement de l’ordre de 50 cm de côté pour une hauteur moindre. La présence d’un orifice bas pour l’évacuation des éventuels condensats est recommandée. Dans le cas de l’utilisation d’un puisard, il est recommandé de mettre en place la couche perméable sous la membrane afin d’améliorer l’homogénéité de la dépression sous la membrane (EPA, 1993).
    Dans le cas d’un drain, ceux utilisés pour le drainage de l’eau peuvent être utilisés. Les tubes crépinés utilisés pour des piézomètres peuvent également être employés. Leur diamètre est classiquement compris entre 80 et 100 mm. L’utilisation de drain est recommandée en l’absence de matériaux très perméables sous la membrane. Elle permet également de conserver une meilleure efficacité en cas de défaut d’étanchéité de la membrane (EPA, 1993). En effet, dans le cas d’un puisard, la présence d’un défaut d’étanchéité de la membrane aura des conséquences très importantes sur toute la zone à traiter (aspiration de l’air du vide sanitaire et réduction dramatique de la dépression au-delà de ce défaut). La présence de drain permet de conserver une meilleure aspiration, y compris au-delà du défaut d’étanchéité.
    La mise en place d’un géotextile autour des drains ou des puisards est recommandée. Outre la protection contre l’aspiration de fines, ce géotextile limitera également le phénomène de placage de la membrane contre le drain/puisard, ce qui améliorera la dépression créée.
     
  • Membrane : d’une épaisseur minimale de 250 à 400 µm (si le lieu n’est pas fréquenté, ou d’une épaisseur plus importante si cette membrane est susceptible de subir des sollicitations mécaniques) peu perméable aux gaz (en PolyEthylène Haute Densité par exemple), idéalement d’un seul tenant sur l’ensemble de la surface à traiter. A défaut, une attention particulière sera portée à l’étanchéité au niveau des jonctions entre les lés : un recouvrement minimal de 15 à 20 cm est préconisé. Bien que la jonction de la membrane puisse être réalisée à l’aide d’un scotch double-face adéquat après nettoyage des surfaces à coller (Johnson, 2001), il est fortement recommandé que la jonction soit réalisée par soudure thermique. Dans ce dernier cas, il faut être vigilant vis à vis des préconisations du fabricant afin de ne pas endommager la membrane lors de cette soudure et pratiquer un contrôle des soudures (ces opérations de pose, soudure et contrôle sont réalisées par des entreprises spécialisées et disposant des agréments nécessaires).

    Figure 2 - Recouvrement et fixation étanche de deux lès. Source : Johnson, 2001.

    Enfin, une attention particulière doit être portée à l’étanchéité de la membrane à sa jonction aux murs du vide-sanitaire. Pour cela, la membrane peut être fixée au mur à l’aide d’un « plat aluminium » ou équivalent. En cas d’utilisation de bois à la place de l’aluminium, il faut prévoir de traiter le bois en conséquence contre les insectes ou le pourrissement et de vérifier que les éventuelles émanations liées à ce traitement ne peuvent pas constituer des interférences en cas d’analyses d’air au niveau du vide-sanitaire. A minima, ce traitement ne sera pas appliqué sur le bois dans le local où le SDSM est installé.

    Remarque :
    Les risques ultérieurs d’interférences lors de mesures d’air doivent être évalués préalablement à l’utilisation de scotch double-face pour assurer la jonction des membranes. Dans le cas où ces risques seraient importants, la soudure thermique est à privilégier.

    ​​​​​​Figure 3 - Proposition de fixation d'une membrane à un mur. Source : BRGM, 2014, d’après CFG, 1991.

    Figure 3 - Proposition de fixation d'une membrane à un mur. Source : BRGM, 2014, d’après CFG, 1991.

    On évite de tendre la membrane. Elle est ainsi verticale le long d’un mur puis fait un angle de 90° avec le sol (US EPA, 1993). Ainsi, si un poids quelconque tendait la membrane, la membrane pourrait bouger sans risquer de rompre la fixation au mur. A l’inverse, si la membrane est tenue en permanence, la moindre tension supplémentaire risque de rompre la fixation et/ou la membrane.
    L’étanchéité à la jonction de la membrane avec les divers tuyaux d’aspiration doit également être parfaite.

    Voir : Étanchéifier les passages de réseaux

    Dans le cas d’un vide sanitaire enterré, la pertinence de fixer la membrane sur toute la hauteur du mur jusqu’au niveau du terrain naturel peut être étudiée afin de gérer également l’intrusion de polluants volatils par les murs enterrés (et non uniquement par la surface du sol). L’étanchéité de la membrane devra être également parfaite au niveau des coins du vide sanitaire.
    Il existe également des systèmes complets (géocomposites d’étanchéité et de drainage), constitués d’une géomembrane imperméable, d’un géotextile drainant et de tubes crépinés entre les deux couches.
     
  • Réseau d’aspiration : pour éviter l’accumulation des polluants volatils sous la membrane, un réseau d’aspiration, classiquement en PVC, sera raccordé au puisard/drain installé sous la membrane. 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 enterrées ou aériennes (évacuation)), l’utilisation de matériaux plus solides (PEHD « pression » par exemple) est envisageable notamment si des conduits risquent d'être endommagés par les occupants du bâtiment (ex : passage de canalisations non protégées dans certaines pièces du bâtiment).
    L’utilisation de vannes permettant d’affiner le pompage réalisé dans les différents points d’aspiration peut être envisagée, bien que cette précaution semble moins cruciale dans le cadre d’un SDSM que d’un Système de Dépressurisation Sous Dalle.
     
  • Réseau d'évacuation : l’air aspiré sous la membrane 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 du sol condense dans la cheminée d'évacuation. Il est donc crucial de prévoir un moyen d’évacuer cette eau afin d’éviter qu’elle ne bouche le circuit d’évacuation et/ou endommage l’extracteur éventuellement utilisé.
    Dans le cas d’un SDSM passif, il est crucial d’isoler thermiquement tout conduit qui ne se trouve pas dans une pièce chauffée. Dans ce cas, le projet EVALSDS (2018) recommande également des tuyaux de diamètre 200 mm minimum, afin d’optimiser le phénomène de tirage thermique. 
    Dans le cas d’un SDSM actif, en fonction du débit pompé, un bruit de sifflement plus ou moins important peut s’entendre à proximité des  conduits 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 SDSM passif, des chapeaux extracteurs statiques (EVALSDS, 2018) peuvent également 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 SDSM actif, l’extracteur doit principalement être choisi en fonction de la superficie à gérer et des pertes de charges associées au réseau d’extraction. Des extracteurs développant des débits allant jusqu’à 200 m3/h pour une dépression allant jusqu’à 200 Pa pour une puissance électrique consommée de l’ordre de 40 à 80 W peuvent être rencontrés (pour des bâtiments simples de type pavillon).
    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 (utile pour indemniser les occupants du bâtiment, lorsque l’extracteur est raccordé sur leur compteur EDF).
     
  • Contrôle de la dépression : dans le cas d’un SDSM actif, contrairement à un SDSD, l’homogénéité et la surface d’influence de la dépression sous la membrane est relativement simple à maîtriser. La réalisation de points de contrôle à travers la membrane ne semble pas forcément nécessaire (risque de création de chemins préférentiels en cas de défaut pa rapport au gain réel pour l’installation). La mise en place d’un contrôle de la différence de pression effective entre l’air dans la canalisation à proximité de la membrane 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 doit être relié à un système d’alarme via une connexion internet ou téléphonique.
    En revanche, dans le cas d’un SDSM passif, il convient de démontrer que la dépression naturellement créée est suffisante et homogène sous l’ensemble de la surface à traiter. Dans ce cas, la création de points de contrôle sous la membrane dans chaque compartiment du vide-sanitaire au plus loin des puisards/drains d’aspiration est recommandée. Leur étanchéité doit être particulièrement étudiée afin de garantir leur pérennité.
Contrôles préalables, résultats et conclusions

1. État du vide-sanitaire

Cette technique étant généralement installée dans des vide-sanitaires, quatre précautions préalables doivent être prises avant d’envisager sa mise en œuvre :

  • s’assurer que le vide-sanitaire est accessible (présence d’une trappe d’accès de section suffisante),
  • s’assurer que la hauteur sous plafond dans le vide sanitaire sera suffisante sur l’ensemble de sa surface pour qu’un opérateur puisse intervenir et se mouvoir (au moins 60 cm de haut). En cas de hauteur plus faible, les conditions d’évolution et de travail seront probablement trop difficiles. A titre d’exemple, il n’est pas rare de voir certaines parties d’un vide sanitaire partiellement remblayées avec des terres excédentaires. Dans ce cas, il pourrait être impossible de mettre en œuvre le SDSM sur une partie du vide sanitaire, diminuant fortement son efficacité,
  • s’assurer que le vide-sanitaire ne contient pas d'objets en tout genre (bidons, déchets, …) qu’il serait difficile voire impossible d’évacuer. En effet, certains déchets de BTP sont parfois laissés dans les vides-sanitaires lors de la construction du bâtiment. Dans ce cas, la mise en place de la membrane sur l’ensemble de la surface pourrait être délicate voire impossible,
  • s’assurer que le vide-sanitaire ne présente jamais d’eau à sa surface (remontée de nappe, déversements de certaines canalisations d’eau usées/pluviales dans le vide sanitaire). Dans le cas contraire, le SDSM n’est pas envisageable et d’autres méthodes sont à envisager pour améliorer le renouvellement de l’air dans le bâtiment sus-jacent, par exemple :

2. Test sonore

Dans le cas d’un SDSM actif, après avoir vérifié l’extracteur adapté à la situation (voir Dimensionnement), la question de la nuisance sonore engendrée par l’extracteur (fonctionnement 24h/24h, 7j/7j) est très importante à prendre en compte, qu’il s’agisse d’un bâtiment à construire ou existant. Si cet aspect peut être relativement facilement géré dans le cadre d’un bâtiment à construire (possibilité de créer un local insonorisé dédié pour le(les) extracteur(s)), il est plus délicat à aborder dans le cas d’un bâtiment existant. Dans ce cas, il est généralement plus difficile de créer un local dédié. Pour y remédier, des caissons d’insonorisation peuvent être spécialement développés pour les extracteurs envisagés. Il convient néanmoins de garder à l’esprit, que l’aspiration sous une membrane est très facile et ne nécessite généralement que des extracteurs peu puissants émettant des nuisances sonores bien plus faibles que dans le cas d’un SDSD actif. Il est néanmoins fortement recommandé de proposer aux occupants du bâtiment de laisser l’extracteur en fonctionnement chez eux pendant au moins 1 jour et 1 nuit, à l’endroit où il sera installé définitivement. Cela leur permettra de vérifier si la nuisance sonore éventuellement associée est audible et, dans ce cas, acceptable (par les occupants et leurs voisins éventuels). On prendra garde à prévoir des conduits en amont et en aval afin d’éviter que les sifflements liés aux flux d’air ne soient pas représentatifs de la réalité.

3. Échantillonnage et analyses chimiques

Afin de déterminer si des mesures constructives doivent être mises en œuvre, des analyses de gaz de sol au droit (ou à proximité immédiate) du bâtiment (existant ou 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 de juillet 2017.

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 devra être apportée à vérifier l’absence de chemins préférentiels (par les passages de réseaux à travers les murs ou les dalles) facilitant la circulation des polluants volatils depuis le sol vers l’intérieur du bâtiment ou entre les différents niveaux d’un bâtiment (par exemple : du sous-sol vers le RDC, du RDC vers le 1er étage…). Le lecteur est invité à consulter la fiche Étanchéifier les passages de réseaux afin de traiter ces éventuels chemins préférentiels.

5. Hygiène et sécurité des travailleurs

Outre la présence potentielle/probable de composés volatils dans l’air du vide sanitaire, travailler dans le vide sanitaire va très probablement mettre en suspension de la poussière, des spores, … Par conséquent, des précautions particulières en matière d’hygiène et de sécurité doivent être prises avant d'y pénétrer (mesures PID, protection respiratoire, taux d’O2,)

Recommandations post-installation

Mise en place d'un bilan quadriennal intégrant : 

  • Contrôle de l'intégrité de la membrane (ou revêtement de surface si membrane non visible) à chaque visite ou intervention. Les modalités de ce contrôle doivent être anticipées dès la phase de conception du dispositif et intégrées dans un protocole d’intervention, afin d’éviter tout risque d’endommagement de la membrane,
  • Contrôle de l'étanchéité au niveau du mur et des réseaux,
  • Contrôle de l'ensemble de l'installation d'extraction à chaque visite ou intervention (extracteur, relevé du temps de fonctionnement, vérification de la dépression dans la canalisation/sous la membrane et du débit total d’aspiration, ...).
  • Contrôle de la qualité de l'air (vide-sanitaire au-dessus de la membrane 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). 
  • Contrôle de l’étanchéité des éventuels renforts d’étanchéité réalisés

Voir :  Etanchéifier les passages de réseaux

Un affichage à l’entrée du vide-sanitaire peut également être installé afin d’informer toute personne y pénétrant de la présence du SDSM. Peuvent être indiquées par exemple : l’objectif du dispositif, les précautions particulières à prendre en cas de circulation dans la pièce, les choses à ne pas faire (percement des tuyaux, de la membrane, ...), un numéro de téléphone à contacter en cas de problème ou pour avoir des renseignements, …

Variantes

Un SDSM peut être mis en dépression soit de manière passive et naturelle (sans utilisation d’extracteur mécanique) soit de manière active à l’aide d’extracteur (ce qui nécessite une consommation d’énergie, généralement de l’électricité).

Dans le premier cas, deux grands principes physiques (pouvant se cumuler) permettent de créer la dépression nécessaire :

  • le tirage thermique. L’air chaud, de densité plus faible que l’air froid, a une tendance naturelle à monter. Ainsi, la simple différence de température entre l’air extérieur et l’air intérieur d’un bâtiment (ou l’air présent sous la dalle d’un bâtiment, réchauffé par l’inertie naturelle du sol voire par la dalle du sol chauffée par l’air intérieur du bâtiment) va naturellement entrainer un flux d’air ascendant dans un conduit raccordé sous la dalle du bâtiment, créant ainsi une dépression sous cette dernière. Ce phénomène est plus important en hiver qu’en été quand le différentiel de température entre l’air aspiré et l’air extérieur est plus elevé. Ce phénomène est également accentué si la conduite d’extraction se trouve à l’intérieur d’un bâtiment chauffé (réchauffement de l’air circulant dans le conduit). Dans ce cas, on doit éviter de l’isoler thermiquement. A l’inverse, si la canalisation se trouve en extérieur ou dans un bâtiment non chauffé, une isolation thermique est à prévoir (résistance thermique supérieure à 1 m².K/W (EVALSDS, 2018).
     
  • l’influence du vent (effet Venturi). Lorsque d’un flux d’air passe à l’extrémité d’un conduit, sa vitesse est accélérée et une dépression est créée à son extrémité. Ainsi, lorsque le vent souffle en haut d’une conduite débouchant sous une dalle, une dépression est créée dans cette conduite et donc également sous la dalle. Par ailleurs, des phénomènes d’inversion d’écoulement d’air peuvent être rencontrés ponctuellement. L’usage de chapeau extracteur statique peut permettre à la fois de limiter ces phénomènes d’inversion d’écoulement d’air et d’améliorer le fonctionnement global de l’installation. A noter que le choix, voire le développement, de ces chapeaux relève d’un travail d’expertise (EVALSDS, 2018).

Dans le deuxième cas, la dépression sous la membrane est créée à l’aide d’un extracteur généralement peu puissant compte tenu de la grande perméabilité des matériaux dans lesquels l’aspiration doit être réalisée, de la surface à mettre en dépression et des pertes de charges associées au réseau d’aspiration et d’évacuation de l’air aspiré voire du traitement de l’air aspiré avant rejet.

Dans le cas d’un SDSM passif, une attention toute particulière doit être portée à la limitation maximale des pertes de charges (parois internes lisses, conduit rigide (métallique ou plastique) limitation maximale du nombre de coudes (2 coudes à 30° maximum), massif drainant présentant une perméabilité importante, diamètre du conduit d’évacuation suffisamment important (200 mm par exemple)). Enfin, si l’efficacité du SDSM passif est remise en question après son installation et sa mise en service, il est envisageable d’installer un extracteur mécanique afin de transformer cette mesure constructive passive, en mesure constructive active. Il est ainsi recommandé d’anticiper cette possibilité dès le stade de la conception du dispositif passif.

Applicabilité

Un Système de Dépressurisation Sous Membrane peut être envisagé dans le vide-sanitaire d’un bâtiment à construire comme dans celui d’un bâtiment existant.

Comme toutes les autres mesures constructives permettant d’empêcher ou de limiter l’intrusion de polluants volatils dans un bâtiment (étanchéification/aspiration), ce type de mesures constructives est à privilégier et à étudier en priorité par rapport à celles permettant de limiter l’accumulation de polluants volatils après leur intrusion dans un vide-sanitaire ou un bâtiment (ventilation).

Contrairement à un bâtiment existant, la mise en œuvre d’un SDSM dans un bâtiment à construire sera généralement plus simple, moins onéreuse et son efficacité accrue, puisque cette mesure constructive sera intégrée dès la conception du projet qui tiendra compte de la problématique de remontée de polluants volatils existante. Néanmoins, sa mise en œuvre devra être anticipée dès la conception afin de se placer dans des conditions relativement simples (par exemple : pas ou peu de compartiments dans le vide-sanitaire, voir Facteurs limitants). Néanmoins, en fonction des cas (notamment les niveaux d’abattement nécessaire), cette méthode peut sembler disproportionnée et la méthode qui consiste à Améliorer l'efficacité du vide sanitaire peut avantageusement s'y substituer. En l’absence d’occupants dans un bâtiment à construire, les aspects liés à la communication avec les occupants et à la gestion de la gêne occasionnée pendant les travaux sont inexistants. Enfin, les modalités de contrôle et de maintenance du dispositif peuvent également être simplifiées, en étant anticipées et définies dès la phase de conception. Il est néanmoins rappelé que la communication vis-à-vis des futurs occupants et la conservation de la mémoire de la situation sont des sujets important à aborder, y compris dans le cas des bâtiments à construire.

Dans le cas d’un bâtiment existant, les principales contraintes rencontrées sont celles rappelées dans le paragraphe Contrôles préalables, résultats et conclusions : accessibilité, hauteur sous plafond, absence de déchets et de remblais dans le vide-sanitaire ainsi que l’absence d’eau (usée, pluviale ou souterraine) dans le vide-sanitaire à tout moment de l’année. Bien que cette méthode puisse être techniquement mise en œuvre dans une pièce peu fréquentée dont le sol est en terre battue, cela est fortement déconseillé car l’étanchéité de la membrane risque d’être endommagée par les usagers de la pièce. Si cette méthode s’avérait insuffisante (ce qui dans ce cas serait probablement lié à une mauvaise mise en œuvre ou à l’existence de zones d’intrusion de polluants volatils non identifiés), d’autres mesures constructives pourraient être combinées au SDSM : Améliorer l'efficacité du vide sanitaire, Améliorer la ventilation du bâtiment. Les volets liés à la communication, à la gestion de la gêne occasionnée (pendant les travaux ainsi que lors des contrôles périodiques) vis-à-vis des occupants du bâtiment et à la conservation de la mémoire de la situation (notamment pour conserver une bonne information des occupants successifs d’un bâtiment (exploitants, locataires comme propriétaires) ne doivent pas être négligés.

Dimensionnement

Contrairement à un SDSD, le dimensionnement d’un SDSM est moins complexe étant donné que l’aspiration est réalisée dans un volume présentant une perméabilité élevée (interface entre le sol/géotextile et la membrane, éventuellement complétée par une faible couche de massif drainant). Par conséquent, la réalisation d’essais pilote analogues à ceux recommandée dans le cas d’un SDSD n’est pas impérative. En toute état de cause, les observations réalisées dans le cadre du projet EVALSDS (2018) pour un SDSD passif restent valables dans le cadre d’un SDSM passif. Des éléments de dimensionnement proposés par l'US EPA (1993) pour gérer les problèmes de remontées de radon dans les vides sanitaires sont également proposés dans les paragraphes qui suivent :

1. Surface traitée

Un point d’extraction (i.e. : une cheminée d’extraction) d’un SDSD passif (et par extension un SDSM passif) permet généralement de créer des dépressions satisfaisantes et homogènes jusqu’à une surface d’environ 250 m² (ordre de grandeur dépendant des perméabilités à l’air du sol et du plancher bas du bâtiment) (BRGM, 2014 et EVALSDS, 2018). Le résultat est d’autant plus satisfaisant que le lit de graviers est perméable et homogène. Un ou plusieurs puisards ou réseaux de drain peuvent être raccordés à ce point d’extraction. En raccordant ce réseau à un extracteur mécanique, la dépression et la surface concernée sont accentuées.

Dans le cas d’un SDSM actif, l'US EPA (1993) indique des résultats efficaces en terme de réduction du radon pour les surfaces suivantes (extracteurs d’une puissance moyenne de 90W, développant un débit de l’ordre de 35 à 70 m3/h pour une dépression dans le tuyau de l’ordre de 370 Pa) :

Puisard vertical Drain horizontal
150 - 200 m² (1 puits central)
Possibilité d’augmenter le nombre de puits pour augmenter la superficie traitée et le taux d’abattement.  
> 150 – 200 m² (1 drain)
Donne également de meilleurs résultats lorsque un abattement important des concentrations doit être obtenu (Division des concentrations d'un facteur 2 par rapport au résultat obtenu avec un puisard vertical).

2. Choix du type de point d’aspiration (drain horizontal ou puisard vertical) 

Ce choix dépend à la fois de :

  • la configuration du bâtiment (notamment au regard du cheminement possible de la canalisation d’évacuation et donc de l’endroit où la canalisation peut ressortir de la dalle). Dans le cas d’un SDSM passif, on essaiera de placer la canalisation d’évacuation le plus au centre possible du bâtiment pour profiter au maximum du tirage thermique et pour limiter les pertes de charges (cas d’un bâtiment à créer). Dans les cas simples, l’utilisation d’un puisard, plus simple à mettre en œuvre, est envisageable pour un SDSM passif et donc également pour un SDSM actif.
  • de la forme simple ou complexe de l’ancrage du bâtiment ou de la pièce devant faire l’objet d’un SDSM (bâtiment/pièce simple (rectangulaire ou carré) ou bâtiment/pièce de forme plus complexe),

Figure 4 - Source : EVALSDS, 2018 d'après CSTB. 1/2.

Figure 4 - Source : EVALSDS, 2018 d'après CSTB. 2/2.

Figure 4 - Source : EVALSDS, 2018 d'après CSTB.

  • de la surface concernée. Un drain permet généralement de générer une dépression plus homogène et de traiter des surfaces légèrement plus importantes qu’un puisard (notamment pour un SDSM passif).

Figure 5 - Source : EVALSDS, 2018.

Figure 5 - Source : EVALSDS, 2018.

  • de la présence de longrines ou de fondations. Dans ce cas, des puisards reliés entre eux ou des réseaux de drains permettent de gérer les différents compartiments.

Figure 6 - Source : EVALSDS, 2018 d'après CSTB. 1/2.

Figure 6 - Source : EVALSDS, 2018 d'après CSTB. 2/2.

Figure 6 - Source : EVALSDS, 2018 d'après CSTB.

  • de la perméabilité des sols sous-jacents. La dépression créée sera d’autant plus satisfaisante que la différence de perméabilité entre le massif drainant et les sols sous-jacents est importante. Plus les sols sous-jacents sont perméables par rapport au massif drainant, plus l’usage d’un drain est recommandé. A titre d’information, dans le cadre du projet EVALSDS (2018), l’utilisation d’un réseau de drain (pour un SDSD passif) est recommandée lorsque le ratio perméabilité du gravier/perméabilité du sol est inférieur à 1000. Dans le cas d’un réseau de drain en râteau, plus le sol sous-jacent est perméable, plus la distance inter-drain doit être faible. Une distance inter-drain comprise entre 2 à 4 m pour un SDSD passif permet généralement d’obtenir une bonne homogénéité de dépression (de l’ordre de 14 Pa, variation de dépression comprise entre 3 et 6 %), lorsque la perméabilité du sol sous-jacent est inférieure à 10-11 m², en considérant une perméabilité de massif de gravier de 10-8 m²) (BRGM, 2014 et EVALSDS, 2018).

Puisard vertical

Drain horizontal

Plutôt adapté aux sols existants perméables.

Adapté même pour des sols existants imperméables et meilleure distribution de la dépression

Mise en place d’une couche perméable fortement recommandée.

Mise en place d’une couche perméable pas indispensable mais recommandée.

En cas de défaut d’étanchéité de la membrane près du point d’aspiration, les conséquences peuvent être très importantes (by-pass important).

En cas de défaut d’étanchéité de la membrane près du drain, les conséquences sont limitées. (l’aspiration dans l’ensemble du drain limite les conséquences du by-pass).

Répartition du/des puisards : au centre de la surface à traiter. Si plusieurs puisards sont nécessaires pour une même zone, celle-ci est traditionnellement divisée par le nombre de puisards qui sont placés au centre de chaque zone.

En général, le réseau d’aspiration est créé pour répartir de façon homogène l’aspiration dans les drains : connexion au centre du drain ou du réseau de drains (si le réseau n’est pas constitué d’une boucle d’aspiration).

3. Choix de l’extracteur (cas des SDSM actifs)

Dans le cas de la mise en place d’un SDSM actif, la perméabilité importante sous la membrane n’engendre qu’une perte de charge limitée. Par conséquent, il n’est généralement pas nécessaire de recourir à des extracteurs développant des couples (débit/dépression) importants. La surface à traiter et la complexité du réseau d’aspiration et de refoulement (entraînant donc des pertes de charge) doivent néanmoins être prises en compte lors du dimensionnement.

Des extracteurs développant des débits allant jusqu’à 200 m3/h pour une dépression allant jusqu’à 200 Pa pour une puissance électrique consommée de l’ordre de 40 à 80 W sont généralement suffisants pour des bâtiments simples de type pavillon. Pour des surfaces plus importantes et en fonction de la présence ou non de sols perméables, des extracteurs proposant des débits plus importants seront probablement nécessaires.

Facteurs limitants

Dans le cas de bâtiments à construire, peu de facteurs limitants sont identifiés puisque le projet pourra être adapté en conséquence. La réalisation de vide-sanitaires de forme simple non compartimentés facilitera la mise en place du SDSM. Néanmoins, même pour des bâtiments complexes et/ou en présence de longrines, un SDSM sera très probablement envisageable sous réserve d’augmenter le nombre de points d’aspiration ou de drains d’aspiration et d’anticiper les pertes de charges associées lors du choix de l’extracteur.

Dans le cas d’un bâtiment existant, les facteurs limitants principaux sont ceux présentés dans le paragraphe relatif aux contrôles préalables : accessibilité, hauteur sous plafond, absence de déchets et de remblais dans le vide-sanitaire ainsi que l’absence d’eau (usée, pluviale ou souterraine) dans le vide-sanitaire à tout moment de l’année.

Coûts
Récapitulatif des coûts pour les SDSM.

Mesure constructive

Coût d’installation
(matériel et main d’œuvre, hors étude préalable et supervision)

Source/ Date

Coût de fonctionnement/
consommation électrique

Coût d’entretien
(hors prélèvements et analyses éventuels)

Paramètres influençant principalement le coût

Membrane plastique

3 à 40 € HT/m² (hors préparation préalable du sol)

d) / 2001

e) / 2007

l) / 2013

Aucun

Aucune (sauf si elle est endommagée)

Surface, nécessité de raccorder plusieurs lès ou non, présence de réseaux à étancher ou non

Membrane de drainage en géocomposite

5 à 50 € HT/m²

n) / 2013

Aucun

Topographie du terrain, application horizontale (sol) ou verticale (mur)

SDSM dans vide sanitaire

10 à 50 € HT/m²

e) / 2007

50 à 300 €/an (pour une maison individuelle, dépend aussi de la puissance de l’extracteur)

Surface, vide sanitaire d'un seul tenant ou compartimenté

Sources : d) Bureau of Reclamation, 2001, e) ITRC, 2007 l) retour d'expérience interne BRGM n) Di Pietro P., 2013.

Références

1. Bibliographie

BATICOV (2017)
Mesures constructives vis-à-vis des transferts de pollutions volatiles du sol vers les bâtiments. Outils méthodologiques de la programmation à l’exploitation des bâtiments. Collection expertise ADEME. 58 pp 
Traverse S., Cessac C., Collignan B., Côme J.M., Desrousseaux M., Grasset M., Hulot C., Raoust M.. 2018. Projet BATICOV . 
https://www.ademe.fr/baticov-mesures-constructives-vis-a-vis-pollutions-volatiles-sol-programmation-a-lexploitation-batiments-apr-gesipol-2014

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 

Bureau of Reclamation (2001)
Construction Cost Table - Canala Lining Demonstration Project - June 1, 2001
PN Regional Office Boise, ID and Bureau of Reclamation, Denver Technical Center Denver, CO

EVALSDS (2018)
Recommandations pour la réalisation d’un système de dépressurisation des sols à fonctionnement naturel, de la conception a la maintenance
ADEME
https://www.ademe.fr/evaluation-performance-systemes-depressurisation-sol-a-fonctionnement-naturel-l

https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/guide_evalsds_2018.pdf

ITRC (2007)
Vapor Intrusion Pathway: A Practical Guideline
Technical and Regulatory Guidance.VI-1
ITRC (Interstate Technology & Regulatory Council).
Washington, D.C.: Interstate Technology & Regulatory Council, Vapor Intrusion Team
https://www.itrcweb.org/Documents/VI-1.pdf

JOHNSON R. (2001)
Protective measures for housing on gas-contaminated land
ISBN 9781860814600 , 70 p.
IHS BRE Press

Di Pietro P. (2013)
Geocomposite for Drainage - Experiences and Applications
Maccaferri Deutschland GmBH - IGS - Helsinki, march 11, 2013
http://geosynt.files.wordpress.com/2013/04/maccaferri.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

USEPA (1993)
Radon Reduction Techniques for Existing DetachedEV 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

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

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