Impact des stratégies de ventilation dans une enceinte de piscine intérieure sur la concentration du trichlorure d’azote, de l’évaporation de l’eau et du confort thermique

Le trichlorure d'azote (NCl3), également nommé trichloramine, est un sous-produit de désinfection que l'on trouve couramment dans l'eau et l'air des piscines intérieures. Il se forme dans l'eau des piscines en raison d'une réaction entre le chlore et les fluides corporels (comme la sueur et l'urine) introduits dans l'eau par les baigneurs et se volatilise davantage lorsque l’eau est agitée. Ce gaz est associé à des maladies chroniques telles que l'asthme et provoque souvent des irritations oculaires, cutanées et respiratoires. En raison de sa masse volumique supérieure à celle de l'air, le NCl3 a tendance à s'accumuler près de la surface de l'eau et au-dessus de la plage (plancher autour du bassin). 
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\nLa ventilation par dilution (ou dite par mélange) est la principale stratégie de ventilation utilisée dans les centres aquatiques pour maintenir les concentrations de NCl3 à un niveau acceptable. Cette stratégie de ventilation vise à diluer tout contaminant dans l'air afin de réduire sa concentration avant que l'air ne soit extrait et évacué. Cependant, les centres aquatiques sont reconnus pour être très énergivores, en grande partie à cause de l'évaporation de l'eau du bassin qui doit être remplacée et chauffée. Par conséquent, les codes du bâtiment recommandent de maintenir une faible vitesse d'air au-dessus de la piscine et de la plage afin de minimiser l'évaporation et éviter de causer de l’inconfort thermique aux baigneurs. ASHRAE recommande d'ajouter des bouches d'extraction dans le bas de l’enceinte afin de capter le NCl3 proche de sa source d’émission. Cependant, aucune directive n'a été trouvée dans la littérature sur le nombre de grilles d’extraction basse, leur position dans l'enceinte ou leur débit d'air minimum. En outre, un mouvement d'air suffisant dans la zone occupée et près des surfaces d'eau et de la plage est nécessaire pour déplacer cette molécule (NCl3) plus lourde que l'air. Cependant, ce flux d'air peut entraîner une augmentation indésirable de l'évaporation de l'eau ou engendrer un inconfort thermique pour les baigneurs. Ces deux paramètres peuvent avoir un impact négatif sur la gestion d'une piscine intérieure. Cette thèse présente une étude numérique des impacts des stratégies de ventilation sur les concentrations de NCl3 dans l'air d'une enceinte de piscine située à Montréal (Canada). Plus spécifiquement, la quantité d'air extérieur, donc la recirculation de l'air, le nombre de changements d'air par heure et l'ajout de grilles d'extraction au niveau de la plage (extraction basse) sont étudiés. Les modifications (paramètres et stratégies) qui présentent les résultats les plus intéressants en termes de réduction du NCl3 sont ensuite étudiées pour leurs impacts sur le taux d'évaporation de l'eau de la surface de la piscine et sur le confort thermique des baigneurs, lorsqu'ils se tiennent debout sur la plage. 
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\nAu total, 14 scénarios réalisables visant à réduire les niveaux de NCl3 dans la zone de respiration ont été simulés et comparés au cas de référence. Ils pourraient tous être mis en oeuvre bien que certains d'entre eux nécessitent des modifications substantielles au système CVCA existant. Quatre de ces scénarios ont ensuite été choisis en fonction de leur capacité à réduire le NCl3. Les taux d'évaporation de l'eau ainsi que le confort thermique ont été étudiés puis comparés au cas de référence. 
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\nLes résultats numériques montrent que les recommandations minimales de l'ASHRAE ne sont pas suffisantes pour réduire significativement l'accumulation et la stratification du NCl3 dans les zones respiratoires inférieures. En outre, la recirculation d’air affecte principalement les zones respiratoires des occupants debout sur la plage et celle des sauveteurs, mais a un impact plus faible sur les zones respiratoires des nageurs ou des personnes assises sur la plage. L'élimination de la recirculation ne garantit donc pas une meilleure qualité de l'air en ce qui concerne la concentration de NCl3 dans ces zones respiratoires. 
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\nLes résultats montrent que la position des grilles d’extraction basse affecte le mouvement de l'air au-dessus de la surface de l'eau, entraînant soit une accumulation indésirable, soit une réduction du NCl3. Les résultats démontrent aussi l'importance d'une évaluation numérique des flux d'air dans l'enceinte d'une piscine et en particulier au-dessus de l'eau et de la plage avant de planifier la position de ces grilles d'extraction basse. 
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\nLes résultats montrent également que l'ajout de grilles d'extraction d'air au niveau de la plage, lorsque positionnées de façon optimale, permet de réduire le NCl3 dans toutes les zones de respiration (inférieures et supérieures) sans impact négatif sur le confort thermique et avec seulement une légère augmentation du taux d'évaporation de l'eau. Cette stratégie de ventilation combinée, soit la ventilation par dilution (avec l'extraction supérieure) et l'extraction basse, est une méthode prometteuse si ces grilles d’extraction sont positionnées de manière optimale par rapport à la configuration du flux d'air dans une enceinte de piscine. Les résultats obtenus pour le complexe étudié peuvent être utilisés pour guider des recherches similaires dans d'autres centres aquatiques ainsi que pour le développement continu des codes de construction et des normes de qualité de l'air.

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