Mettre en dépression un mur enterré

Lorsqu’un bâtiment présente un (ou plusieurs) mur(s) totalement ou partiellement enterré(s) et que ces murs sont creux (par exemple : des parpaings creux non remplis), il peut être envisagé de mettre en dépression l’intérieur de ce mur afin d’aspirer les polluants volatils avant qu’ils ne pénètrent dans le bâtiment.

Une étape visant à Améliorer l'étanchéité du mur enterré (à l’intérieur du bâtiment) sera nécessaire préalablement. En effet, si le mur présente des fissures ou des ouvertures en haut du mur (par exemple dans la partie supérieure du mur d’un sous-sol), le volume présent dans le mur creux va alors agir comme une cheminée attirant les gaz du sol directement vers l’intérieur du sous-sol.

A noter que cette méthode est proposée aux États-Unis (US EPA, 1993) comme méthode pour traiter le radon et est donc transposable pour l’intrusion de vapeurs de polluants volatils dans un 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. Cette limite d’utilisation est généralement valable pour tout mur non creux (ie : en brique, en béton cellulaire, en béton banché, …). La présente méthode est donc proposée par souci d’exhaustivité mais mérite d’importantes vérifications avant sa mise en œuvre en France.

A défaut, une variante existe : il s’agit de créer une double-cloison le long d’un mur et d’aspirer l’air derrière ce mur.

Dans un cas comme dans l’autre, cette mesure constructive est généralement installée en complément d’un Système de Dépressurisation Sous Dalle (SDSD).

Block-wall depressurization (BWD)

Par analogie avec ce qui est proposé dans le cadre d’un Système de Dépressurisation Sous Dalle (SDSD) ou d’un Système de Dépressurisation Sous Membrane (SDSM), à la différence près que l’aspiration se fait dans le mur (et non de l’autre côté de l’interface dalle ou membrane), cette technique vise à mettre sous dépression l’intérieur d’un mur lorsque celui-ci est creux.

Afin d’assurer une bonne efficacité à ce dispositif, il convient de déterminer si les murs et leurs cavités sont partiellement ou totalement en connexion. Cette connaissance peut être obtenue par l’étude des plans de construction du bâtiment, par des entretiens avec les entreprises en charge de la construction du bâtiment ou, à défaut, par la réalisation de tests sur site en aspirant dans le mur à un endroit et en vérifiant jusqu’où cette aspiration est mise en évidence. Le nombre de points d’aspiration (appelés « puits individuels » dans la suite de ce document) à installer dans les murs est ainsi déduit et mermet d'assurer une bonne efficacité du dispositif pour l’ensemble des murs enterrés.

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.

Par analogie avec un 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 (US EPA, 1993) montrent une efficacité parfois limitée. En effet, un mur en parpaings 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 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 et cobduire à 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 d’un 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 Améliorer l’étanchéité d’un mur enterré devraient malgré tout permettre d’obtenir de meilleurs résultats, que ceux obtenus en 1993, date de la parution du guide US EPA mentionné ci-dessus.

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 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.

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 peut 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).
  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 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.
  Bien que rien ne s’oppose en théorie à la mise en œuvre de ce dispositif de manière passive, le retour d’expérience sur sa mise en œuvre n’est pas connue des auteurs de la présente fiche. Par conséquent, des essais pilotes seraient indispensables pour s’assurer de son efficacité dans le cas rencontré.
  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. De plus, étant donné que le mur est vertical et donc présente un gradient de pression vertical (à la différence d'une dalle béton qui est horizontale), il conviendra de s'assurer que la dépression engendrée par le système passif sera suffisante pour compenser ce gradient de pression.
  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 US EPA (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 d’alarme 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

Après avoir déterminé l’extracteur adapté à la situation, la question de la nuisance sonore engendrée (fonctionnement 24h/24h, 7j/7j) est 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 est ainsi 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 permet de vérifier si la nuisance sonore éventuellement associée est audible et, dans ce cas, acceptable (par les occupants et leurs voisins éventuels). On doit prendre garde à prévoir de la tuyauterie amont et aval afin d’éviter que les sifflements liés aux flux d’air ne soient pas représentatifs de la réalité.

2. 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 (juillet 2017).

En fonction des résultats analytiques, différentes approches peuvent être envisagées :

a. Présence de polluant(s) dans les gaz du sol et dans l’air intérieur (à des concentrations supérieures aux valeurs recommandées dans l'air intérieur)

En fonction de l’usage, des concentrations mesurées et de la sensibilité des occupants, une restriction d’accès partielle ou totale au bâtiment peut être décidée par les autorités. Une information des occupants du bâtiment est à prévoir.
Il est généralement conseillé de réaliser au moins une campagne supplémentaire pour confirmer le résultat et vérifier l’évolution des concentrations par rapport au référentiel adapté.

b. Présence de polluant(s) dans les gaz du sol et dans l’air intérieur (à des concentrations inférieures aux valeurs recommandées dans l'air intérieur)

Une information des occupants du bâtiment est à prévoir.
Il est généralement conseillé de réaliser au moins une campagne supplémentaire pour confirmer le résultat et vérifier l’évolution des concentrations par rapport au référentiel adapté.

c. Absence de polluants(s) détecté dans l’air intérieur

Une information des occupants du bâtiment est à prévoir.
En fonction des résultats obtenus dans le cadre du suivi de la pollution (exemple : panache de volatils en expansion), la pertinence de prévoir un suivi régulier du bâtiment (voire la mise en place de mesures constructives en prévention d’une dégradation de la situation) peut néanmoins être à étudier.

3. Étude de faisabilité / essai-pilote

Il faut conduire une étude de faisabilité / essai pilote afin de vérifier si le mur est effectivement creux et, le cas échéant, de définir le dimensionnement du système d'extraction à mettre en œuvre au travers du mur (notamment 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 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 bâtiment, 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 : Étanchéifier 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 d'un bilan quadriennal intégrant :

• Contrôle de l'étanchéité des murs (présence fissures, entrées / sorties réseaux, ...) à chaque visite ou intervention,
• Si système actif, contrôle de l'ensemble de l'installation d'extraction à chaque visite ou intervention (par exemple, extracteur, relevé du temps de fonctionnement, vérification de la dépression à chaque puits d'aspiration et du débit total d'aspiration, ...),
• Contrôle de la qualité de l'air (pièce 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 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, ce qui 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 ne sera 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.

Dasn 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 

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 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

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