De nombreux facteurs liés aux systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) pourraient avoir une incidence sur la propagation de la COVID-19. Une ventilation accrue, une filtration avancée, une humidification et une hygiène mécanique améliorée sont comprises dans les mesures visant à réduire sa propagation. L’ASHRAE a publié des lignes directrices générales pour le fonctionnement des systèmes de CVC pendant la pandémie de COVID-19, en se fondant sur les informations très limitées disponibles à ce jour, mais il existe une importante incertitude quant aux endroits où ces mesures sont efficaces. Le présent article résume ce que nous savons sur le virus responsable de la COVID-19 (SRAS-CoV-2) et les virus semblables, en ce qui concerne le rôle des systèmes de CVC dans la propagation et le contrôle de l’infection.

La transmission par voie aérienne

La transmission des infections respiratoires par l’air est classée comme un contact direct (dans un rayon de quelques mètres) ou une transmission par voie aérienne (c’est-à-dire, au-delà de quelques mètres). Le SRAS-CoV-2 est infectieux jusqu’à ce qu’il se dégrade (qu’il soit désactivé), mais il n’a pas été établi combien de temps le virus reste infectieux dans l’air. Puisque les virus ont généralement une concentration minimale à laquelle ils causent une infection et présentent une relation dose-effet, le risque pour la santé est lié à la concentration dans l’air et à la durée d’exposition. Ces facteurs ne sont pas connus pour le SRAS-CoV-2.

Les lignes directrices établies par le Center for Disease Control (CDC) et l’Organisation mondiale de la santé (OMS) pour faire face à l’épidémie de COVID-19 supposent que les principales voies de transmission de la Covid-19 sont le contact direct avec le patient, l’exposition aux gouttelettes à courte distance et le transfert depuis des surfaces sur lesquelles des particules se sont déposées (matières contaminées). Sur la base de cette hypothèse, les moyens d’intervention recommandés par les organismes de santé publique se limitent généralement à la distanciation sociale, au recouvrement du visage, au lavage des mains et à la désinfection des surfaces. Cependant, un nombre croissant de preuves suggère que de plus petites particules restent en suspension dans l’air, où elles exposent les occupants (transmission par voie aérienne).

Un groupe de chercheurs australiens et chinois a conclu qu’il y a maintenant suffisamment de preuves de la transmission par voie aérienne de la COVID-19 pour justifier l’amélioration de la ventilation et de la filtration là où cela permettrait de réduire l’exposition au SRAS-CoV-2, et l’ASHRAE a adopté cette position.

L’épidémiologie environnementale constitue le moyen le plus direct d’établir le rôle de la transmission par voie aérienne dans la propagation de la COVID-19 et l’efficacité des mesures visant à limiter l’exposition par voie aérienne. Les études en épidémiologie environnementale nécessitent une collaboration entre les ingénieurs et les scientifiques du secteur de la santé afin de tenir compte du lieu et du moment où se manifestent les cas, ainsi que des conditions environnementales qui y sont associées.

Les études épidémiologiques suivantes suggèrent une transmission par voie aérienne de la COVID-19.

Quelques lieux public mal ventilés!

Une évaluation technique détaillée a été réalisée sur les conditions qui régnaient au moment d’une éclosion de COVID-19 dans un restaurant en Chine. Après avoir recensé les emplacements des cas, les conditions vécues par les clients et le personnel, qu’ils soient infectés ou non, ont été caractérisées. Le rôle des différentes voies de transmission a été évalué en comparant les facteurs influençant l’exposition des deux groupes. Les conclusions de cette étude sont, notamment, les suivantes :

• Dix des 73 clients du restaurant ont été infectés.
• Ces dix personnes étaient assises à trois tables adjacentes sur l’un des côtés de la salle à manger, à une distance approximative comprise entre 1 mètre et 5 mètres d’un client qui venait d’arriver de Wuhan avant la transmission dans la communauté dans le reste de la Chine.
• Le système de CVC était composé de cinq ventilo-convecteurs (FCU) sans air extérieur et de ventilateurs d’extraction (éteints à ce moment-là).
• Les taux de ventilation mesurés (l’infiltration seulement) étaient d’un ordre de grandeur inférieur à la norme ASHRAE 62.1- 2019.
• La modélisation des schémas d’écoulement d’air a établi qu’une « bulle » avait été formée par chaque FCU, divisant la pièce en cinq zones distinctes contenant des contaminants libérés dans cette zone.
• Les résultats de la modélisation ont également suggéré que le refoulement des FCU dirigeait l’air dans la zone respiratoire entre les clients.
• Les trois tables concernées se trouvaient dans la même zone.
• L’air de la zone contaminée ne s’est pas mélangé de manière substantielle avec celui du reste de la pièce, et aucun client n’a été infecté dans ces secteurs.
• Les vidéos de surveillance ont montré que les contacts étroits entre les personnes et les contacts avec des matières contaminées n’étaient pas notables.
• Les serveurs ont eu de brefs contacts avec des clients infectés, mais cela n’a pas suffi à causer l’infection.

La COVID-19 et les endroits à risques

Cette étude a conclu que le SRAS-CoV-2 était transmis par une combinaison de contacts étroits (c’est-à-dire, l’exposition à des gouttelettes à moins de 2 mètres [7 pieds]) et l’exposition à des particules au-delà de cette distance (exposition à courte distance étendue, par voie aérienne). Une mauvaise ventilation entraînant une faible dilution du virus a été considérée comme un facteur très important. Cette étude ne peut pas être utilisée pour tirer des conclusions générales sur la prévalence de la transmission par voie aérienne en raison de la configuration atypique du système de CVC. L’absence d’infection chez les clients dans les zones adjacentes suggère que le SRAS-CoV-2 a été suffisamment isolé pour prévenir la transmission de la maladie. L’absence d’infection chez les serveurs suggère qu’un bref contact n’a pas été suffisant pour transmettre la COVID-19.

Un autobus mal ventilé

Un autobus mal ventilé. 126 personnes se sont rendues à un événement religieux en Chine à bord de deux autobus, chacun équipé d’un système de recirculation de l’air conditionné (sans air extérieur). Une personne infectée de Wuhan se trouvait dans l’un des autobus. Tous les passagers ont côtoyé la personne infectée lors d’un événement religieux d’une durée de trois jours, ainsi que 172 autres participants qui n’avaient pas été dans les autobus. 30 personnes ont par la suite contracté la COVID-19, et ont été classées comme suit :

• Dans l’autobus où la personne infectée n’était pas présente, aucun passager n’a eu la COVID-19.
• Sept participants qui n’avaient pas été dans les autobus ont contracté la COVID-19, mais ont été en contact étroit avec les personnes infectées pendant l’événement.
• 23 passagers qui se trouvaient dans l’autobus transportant la personne de Wuhan ont été infectés. En fonction de l’endroit, il y a eu plus de cas chez les personnes assises à plus de 2 mètres (7 pieds) du passager infecté.

Un centre des congrès mal ventilé

Toujours en Chine, 30 personnes ont participé à un événement d’une durée de trois jours avec une personne infectée de Wuhan, dans un bâtiment mal ventilé (le système de CVC n’était en marche que 15 minutes toutes les quatre heures). Il n’a pas été possible de déterminer qui s’était trouvé à proximité de la personne infectée, et donc à portée de gouttelettes. Quinze participants ont été infectés ultérieurement. Les enquêteurs ont conclu que certaines infections étaient attribuables à une exposition par voie aérienne, après avoir comparé le taux d’infection à celui d’éclosions similaires, et qu’une dilution inefficace en raison d’une mauvaise ventilation semblait être un facteur important.

Un navire de croisière bien ventilé

L’enquête épidémiologique sur les 696 cas de COVID-19 à bord du Diamond Princess a fourni l’occasion d’évaluer le rôle d’un système de CVC à recyclage d’air qui aurait fonctionné à des taux de ventilation conformes aux normes ASHRAE. Les cas d’infection ont été classés en trois catégories : a) les personnes interagissant sans restriction (c’est-à-dire, les passagers avant la quarantaine); b) les passagers mis en quarantaine dans leur cabine alors qu’aucune personne infectée par la COVID-19 n’était présente; et c) les passagers mis en quarantaine dans leur cabine où ils ont été directement exposés à une personne infectée. Les infections ne se sont produites que dans les catégories (a) et (c). Les passagers mis en quarantaine dans des cabines exemptes de personnes infectées ont continué à être exposés à de l’air recyclé provenant d’espaces infectés. L’absence de cas dans la catégorie (b) suggère que la circulation et la dilution de l’air par le système de CVC n’ont pas causé d’infections.

Un centre d’appel coréen

Les 1145 occupants d’un immeuble de bureaux et d’appartements ont tous été testés pour la COVID-19, et une grappe de cas a été trouvée sur un étage, un centre d’appel avec une densité d’occupation élevée. À cet endroit, 44 % des employés ont été déclarés positifs, et 94 % de ces derniers se trouvaient sur l’un des côtés de l’immeuble. Seuls cinq cas ont été trouvés sur le reste de l’étage, où la majorité des employés travaillaient. Tout contact entre les occupants du côté concerné de l’étage et les autres employés a été très bref. La propagation uniforme dans toute la zone touchée suggère qu’il y a eu une transmission par voie aérienne au-delà du contact direct. Aucune information n’a été fournie pour déterminer la relation entre l’emplacement du cas et le zonage du système de CVC.

D’autres études sur la COVID-19 ont échantillonné le SRAS-CoV-2 dans l’air et sur des surfaces, mais n’ont pas établi de corrélation avec les schémas d’infection. Bien que les concentrations de contaminants mesurées aient établi l’exposition par voie aérienne loin de la personne infectée, il n’a pas été déterminé si cette exposition a transmis l’infection à d’autres personnes.

Un hôpital de l’Oregon

Les surfaces ont été testées pour détecter la présence du SRAS-CoV-2 à l’intérieur d’un système de CVC à recyclage d’air avec des patients atteints de la COVID-19 dans certaines pièces. Les sites où les échantillons étaient positifs comprenaient le préfiltre recevant l’air mélangé (le retour d’air et l’air extérieur) et les registres de l’air soufflé après la filtration. Ces résultats récemment communiqués établissent, pour la première fois, que le virus peut être transmis par le système de CVC. L’analyse n’a pas permis de déterminer si le virus était encore infectieux (les virus transmis par voie aérienne s’inactivent avec le temps), et la qualité de l’air n’a pas été testée.

Deux hôpitaux de Wuhan

Des échantillons du SRAS-CoV-2 transmis par voie aérienne ont été prélevés dans deux hôpitaux chinois et dans des emplacements extérieurs à proximité. Les enquêteurs ont classé certains échantillons en fonction de la taille des particules et des taux de dépôt de surface estimés. Les résultats comprennent, notamment :

• Le virus a été détecté dans l’air à la plupart des endroits où des patients étaient présents.
• Les concentrations étaient plus faibles dans l’hôpital temporaire, où les infiltrations d’air étaient plus importantes que dans l’hôpital permanent.
• Des concentrations élevées ont été trouvées dans l’air d’une salle de bain (contribution fécale possible).
• Les tests de dépôt ont associé au sédiment des particules une contamination par des matières contaminées.
• Le virus en suspension dans l’air s’est déposé sur des surfaces au-delà de la zone immédiate entourant la source et s’est ensuite remis en suspension, contribuant à l’exposition par voie aérienne.
• Des concentrations élevées dans l’air ont été mesurées dans un vestiaire du personnel contenant des équipements de protection individuelle (ÉPI) usagés (ce qui suggère une remise en suspension du virus déposé).
• Les concentrations étaient plus faibles dans le vestiaire du personnel après la mise en place de mesures d’assainissement plus rigoureuses.
• La distribution granulométrique variait, avec une dominance de >1 micron (gouttelettes) sur un site, une dominance de <1 micron (en suspension dans l’air) sur un autre, et un troisième site également divisé entre gouttelettes et petites particules.

Les enquêteurs ont conclu que leurs résultats confirmaient la transmission par voie aérienne.

Un hôpital du Nebraska

Cette étude a également permis de détecter le SRAS-CoV-2 dans l’air à plus de 2 mètres (7 pieds) du patient, notamment dans le hall adjacent. Le SRAS-CoV-2 n’a pas été détecté dans l’air autour des patients infectés dans des hôpitaux de Singapour et d’Iran. Les informations fournies étaient insuffisantes pour déterminer si les résultats négatifs étaient imputables à des limites méthodologiques.

Un virus semblable à celui du SRAS-CoV-2 a été généré artificiellement et son infectiosité a été mesurée. Le virus infectieux a été détecté après trois heures dans l’air et trois jours sur des surfaces. Une autre étude a révélé que le virus transmis par voie aérienne était infectieux après 12 heures. La plupart des analyses citées ci-dessus ont été effectuées par réaction en chaîne de la polymérase (RCP), qui mesure l’acide ribonucléique (ARN) total du SRAS-CoV-2, notamment les virus qui ont été inactivés et qui ne peuvent plus causer d’infections. Il existe également des méthodes qui ne mesurent que les virus infectieux.

Votre système CVC est-il réellement efficace?

Ventilation

Les études citées ci-dessus établissent que le SRAS-CoV-2 peut être transmis par voie aérienne au-delà du voisinage immédiat d’une personne infectée et que les concentrations peuvent être diluées en augmentant la ventilation. Les enquêteurs du SRAS (pandémie de 2003) ont suggéré qu’une augmentation du renouvellement d’air pourrait avoir réduit la propagation de la maladie, mais ils manquaient d’informations pour soutenir un taux de ventilation minimum. Au moins un enquêteur a suggéré qu’une ventilation appropriée pourrait jouer un rôle clé pour contenir la propagation de la COVID-19.

Bien que l’ouverture des fenêtres ait été suggérée comme option pour réduire le risque de transmission de la COVID-19, aucune étude à ce sujet n’était disponible.

Distribution de l’air

L’évaluation sur le terrain des ventilo-convecteurs muraux réalisée par les auteurs a permis d’identifier des situations où l’air soufflé est directement projeté sur les occupants, pouvant ainsi transmettre le virus d’une personne infectée à d’autres occupants. Notre examen des schémas d’écoulement d’air, présentés dans l’étude sur l’éclosion du restaurant Guangzhuo, suggère que cela pourrait avoir été un facteur contributif. L’air soufflé directement sur les surfaces peut également remettre en suspension les particules déposées contenant un virus. La distribution de l’air détermine également si les gouttelettes infectieuses se dispersent ou se concentrent localement. La mise sous pression relative peut aussi contenir ou propager la contamination. Aucune donnée n’a été trouvée établissant un lien entre les schémas d’écoulement d’air et la transmission de la COVID-19.

Filtration

Un échantillonnage de surface effectué à l’intérieur des systèmes de CVC à recyclage d’air d’un hôpital de l’Oregon rapporté récemment fournit un indice sur l’efficacité des filtres. La quantité de virus recueillie sur le préfiltre, le filtre d’extrémité et le registre d’air soufflé permet de comparer la présence de virus dans l’air mélangé avant et après les préfiltres (MERV 10) et après le refoulement des filtres d’extrémité (MERV 15). La quantité de virus recueillie sur les surfaces a diminué d’environ 70 % après le passage à travers les préfiltres, mais n’a pas diminué davantage après les filtres d’extrémité.

Une étude de modélisation de la propagation de l’influenza a révélé que des filtres à air plus efficaces pouvaient réduire le risque d’infection par la grippe. Bien que les moyens d’intervention de la COVID-19 comprennent maintenant l’installation de filtres ayant une cote MERV (minimum efficiency reporting value) plus élevée, aucune étude n’a été menée pour déterminer si la cote du filtre fait une différence quelconque dans la transmission de la maladie.

L’expérience suggère que, avec une conception et un positionnement approprié, les unités de filtration HEPA (high-efficiency particulate air), à l’intérieur d’un espace clos, pourraient potentiellement réduire l’exposition au SRAS-CoV-2 en aspirant directement l’air à proximité des patients infectés ou en évacuant le virus en suspension dans l’air près des personnes sensibles. Cependant, les concepteurs doivent également être conscients que le refoulement de l’air pourrait aussi souffler le virus entre les occupants et remettre en suspension le virus déposé sur les surfaces.

Désinfection de l’air

Les systèmes de rayons ultraviolets (UV) destinés à lutter contre les infections peuvent être installés dans l’espace (près du plafond) ou dans le système de CVC (dans le conduit). Ces systèmes d’UV sont occasionnellement utilisés dans les hôpitaux pour aider à contrôler les agents infectieux en suspension dans l’air, mais ils sont rarement utilisés dans les établissements qui ne sont pas liés aux soins de santé.

Dans l’une des études, il a été démontré que les UV installés près du plafond empêchaient la propagation de la rougeole, des oreillons et de la varicelle. Cependant, les auteurs ont également noté qu’ils pourraient ne pas être efficaces pour protéger les personnes sensibles contre d’autres agents pathogènes. Aucune étude n’a été trouvée concernant l’utilisation des UV pour lutter contre le SRAS-CoV-2.

Contrôle de l’humidité

Les coronavirus survivent dans des conditions sèches, et les occupants peuvent être plus sensibles aux infections respiratoires lorsque l’humidité relative (HR) est faible. L’humidification a été suggérée comme un moyen de contrôler la grippe. La comparaison des cas initiaux de COVID-19 par région ou par pays a suggéré que les taux d’infection pourraient être plus élevés dans les zones à forte humidité. Cependant, la COVID-19 s’est également propagée pendant les phases initiales de la pandémie dans les zones humides.

La persistance de taux élevés de COVID-19 aux États-Unis cet été suggère également que l’humidité n’est pas un facteur important. La National Academy of Sciences a conclu que les différences d’humidité n’expliquent qu’une petite fraction de la variation globale des taux de transmission de la COVID-19.

Eaux usées

Le SRAS-CoV-2 a été trouvé dans les matières fécales, l’urine, les eaux usées, les surfaces des toilettes et l’air dans les salles de toilettes. La libération de gouttelettes contenant le virus à partir de ces sources est probable, mais aucun contrôle des résultats n’a été trouvé.

Hygiène mécanique

La présence du SRAS-CoV-2 sur des surfaces à l’intérieur de systèmes de CVC a été récemment documentée, lorsque des systèmes dans des hôpitaux recyclaient l’air dans des zones où se trouvaient des patients atteints de la COVID-19. Le virus a été détecté sur des préfiltres recevant de l’air mélangé, sur la surface de filtres d’extrémité recevant l’air après la préfiltration et sur des registres d’air soufflé après les filtres d’extrémité. Dans une étude antérieure, la surface d’une bouche d’extraction dans un hôpital de Singapour a été testée positive.

La COVID-19 contre un système de ventilation opérationnel

Des études plus approfondies sont nécessaires afin de déterminer si les systèmes de CVC transmettent réellement l’infection à la COVID-19 et si des modifications des CVC peuvent aider à contrôler sa propagation. L’examen des informations disponibles a révélé très peu de détails à cet égard.

Transmission par voie aérienne

Un échantillonnage limité a permis d’établir que le SRAS-CoV-2 est transmissible par voie aérienne et peut exposer (mais pas nécessairement infecter) les occupants bien au-delà de 2 mètres (7 pieds). Des découvertes récentes établissent en outre que le virus peut circuler dans certains systèmes de CVC. Bien que plusieurs éclosions d’infection à la COVID-19 aient suggéré une transmission par voie aérienne, elles ont généralement eu lieu dans des zones mal ventilées, ce qui soulève la possibilité que la dilution par la ventilation des bâtiments exigée par le code inhibe la transmission de la maladie.

Ventilation

L’augmentation de la quantité d’air extérieur dilue la concentration du SRAS-CoV-2 en suspension dans l’air. Les taux de ventilation minimaux acceptables n’ont pas été établis pour le fonctionnement des bâtiments où des occupants infectés peuvent être présents. Il est impossible de savoir si l’augmentation des taux de ventilation au-delà des minimums établis par l’ASHRAE réduit réellement la transmission de la maladie. La ventilation naturelle n’a pas été évaluée par rapport à la COVID-19.

Distribution de l’air

Des études suggèrent que la façon dont l’air est évacué et circule dans un espace pourrait être un facteur important déterminant si l’exposition est suffisante pour provoquer la maladie. Par exemple, les FCU muraux peuvent rejeter l’air dans la zone respiratoire, dirigeant ainsi potentiellement le virus vers d’autres occupants. La mise sous pression relative peut également contenir ou propager la contamination. Aucune donnée de terrain n’était disponible pour montrer les répercussions de la distribution de l’air sur l’exposition à la COVID-19.

Filtration

Les résultats récemment communiqués de l’échantillonnage de surface à l’intérieur de systèmes de CVC à recyclage d’air fournissent un indice de l’efficacité des filtres. Les données suggèrent qu’un préfiltre MERV 10 a réduit la quantité de SARS-CoV-2 déposée d’environ 70 % et qu’un filtre d’extrémité MERV 15 n’a peut-être pas éliminé davantage du virus. Les données de terrain disponibles sont insuffisantes pour guider la sélection des filtres pour la COVID-19. La filtration à l’intérieur de l’espace (c’est-à-dire les unités HEPA portables) pourrait réduire l’exposition au virus dans des zones localisées grâce à une conception et un positionnement approprié.

Désinfection par rayons UV

Bien que les rayons UV aient le potentiel de réduire l’exposition au virus dans certaines situations, les données sont insuffisantes pour justifier une application à grande échelle.

Contrôle de l’humidité

Il a été démontré que les coronavirus survivent plus longtemps et que les occupants sont plus sensibles aux infections respiratoires dans des conditions plus sèches. Bien que la COVID-19 se soit d’abord propagée dans les régions où les conditions sont plus sèches (c’est-à-dire, en hiver), il y a également eu une transmission communautaire dans des régions humides (c’est-à-dire, les climats tropicaux et l’été de l’hémisphère sud). La persistance de taux élevés de COVID-19 aux États-Unis cet été suggère en outre que l’humidité n’est pas un facteur important. Les informations disponibles ne soutiennent pas l’humidification, lorsque l’HR est inférieure à 40 % comme moyen de contrôler la COVID-19.

Eaux usées

Le SRAS-CoV-2 a été trouvé dans les matières fécales et l’urine, ce qui fait des gaz d’égout et des eaux usées une source potentielle d’exposition. Des études sont toutefois nécessaires pour élaborer des stratégies efficaces afin d’éviter l’infection des occupants.

Hygiène mécanique

Le SRAS-CoV-2 a été détecté sur des surfaces à l’intérieur de systèmes de CVC à recyclage d’air. Il est impossible de savoir si cela peut contaminer le flux d’air.