Le confort thermique des enfants

Le confort thermique dépend de 6 critères qui influencent les 5 types d’échanges thermiques: la température de l'air, la température des parois, le métabolisme de la personne, son habillement, la vitesse de l'air dans le local et son humidité.

Au niveau du bâtiment, les deux paramètres principaux sont la température de l'air et la température des parois. La moyenne de ces deux températures définit la température opérative vise à exprimer la température par l'occupant.

Les occupants des écoles sont principalement des enfants. Les mécanismes physiques de thermorégulation du corps humain ne sont pas aussi efficaces chez les enfants que chez les adultes. Leur confort thermique sera donc plus difficilement atteint.

Au niveau du froid, par rapport à un adulte, le corps de l’enfant est en général caractérisé par une faible compacité (beaucoup de surface d’échange pour un petit volume), une faible inertie (masse musculaire faible) et une mauvaise isolation (conductance cutanée thermique élevée de la peau fine). Ces caractéristiques entraînant une perte de chaleur plus importante chez l’enfant que chez l’adulte.
Au niveau de la chaleur, l’évaporation (sudation) représente environ 25% des échanges thermiques chez l’adulte. Ce type d’échange est très réduit chez le jeune enfant, ce qui le rend particulièrement vulnérable à la chaleur.

Comment évaluer le confort thermique?

Le cas le fréquent rencontré dans les écoles est celui de locaux qui ne sont pas équipés de systèmes de refroidissement actif, mais dont les occupants peuvent facilement ouvrir les fenêtres pour réguler la température. Suivant la norme NBN EN 15251, le confort s’évalue sur base des théories de confort adaptatif. Les températures qui définissent les différentes catégories de confort varient en fonction de la température de référence. Cette température de référence dépend de la moyenne de la température de la journée et de la température de la veille. Ce mode d’évaluation permet de tenir compte du fait que la sensation de confort des occupants dépend des conditions météo extérieures.

On supporte 27°C à l’intérieur lorsqu’il fait 25° à l’extérieur, ce qui n’est pas le cas lorsqu’il fait 10°C à l’extérieur.

Catégories de confort en fonction de la température de référence, pour les locaux non climatisés dont les occupants peuvent ouvrir les fenêtres.

Pour évaluer le confort thermique de locaux scolaires, il est nécessaire de réaliser des simulations dynamiques ou des mesures sur place.

Les classes de confort définies ci-dessus sont uniquement liées à la température. En réalité, même si la température est le facteur le plus important, la vitesse de l’air influence également le confort thermique. Plus la vitesse de l’air est élevée, plus la température ressentie est faible. Cet effet peut être recherché en été, mais génère des inconforts en hiver. La norme européenne NBN EN 13779 (2004) propose une plage de variation de vitesse avec une valeur par défaut en fonction de la température intérieure.

Légende

Dans les écoles, la densité d’occupation est importante et les débits de ventilation hygiénique nécessaires sont élevés. Pratiquement, cela peut créer des problèmes si la vitesse de l’air de ventilation est trop importante. Dans le cas des ventilations mécaniques, c’est un problème de dimensionnement ou de positionnement des bouches de ventilation. En cas de ventilation par les fenêtres, la vitesse de l’air dépend du vent, de la position et de la surface d’ouverture des fenêtres. Cette vitesse d’air est difficile à contrôler.

Au niveau du bâtiment, le confort thermique dépend fortement de la température opérative (moyenne de la T° de l'air et de la T° des parois)

Si j'isole une paroi, elle sera moins froide en hiver. La température opérative sera alors plus proche de la température de l'air, et le confort sera amélioré (ou on pourra réduire la température de consigne du chauffage pour un confort équivalent!)

Le confort thermique dépend de 6 critères qui influencent 5 types d’échanges thermiques

Pourquoi

Le confort thermique est nécessaire au bien-être et à la santé des occupants.

Il semble évident qu’une température ni trop faible, ni trop élevée est nécessaire pour que la classe puisse être un lieu d’apprentissage et de vie de qualité. C’est d’autant plus important que, comme expliqué ci-avant, les enfants sont plus sensibles que les adultes aux inconforts thermiques. Une température adéquate est nécessaire pour le bien-être et pour la santé des élèves et des enseignants, mais aussi pour leurs performances.

La température intérieure influence les performances des élèves et des enseignants.

L’impact de la température sur la performance a été montré depuis longtemps chez les adultes. D’après une étude de référence dont les résultats sont repris ci-après, la température optimale est proche de 21°C. Les performances diminuent fortement quand la température dépasse 25°C.

Evolution des performances en fonction de la température du local (source: [Seppänen, 2006])

D’autres travaux de recherche ont été réalisés sur la relation entre la température et le travail scolaire d’enfants de 10-12 ans. Il apparaît que l’impact des températures élevées sur le travail scolaire des enfants est plus important que sur le travail de bureau des adultes. Ceci est expliqué d’une part par la plus grande sensibilité des enfants à la température, et d’autre part par l’aspect « nouvel apprentissage » qui caractérise le travail scolaire. Entre 25 et 20°C, une réduction de 1°C de la température permet d’améliorer le travail littéraire et mathématique de 2 à 4% (ce qui peut faire jusqu’à 20% de variation entre 25°C et 20°C).[Wargocki and Wyon, 2006]

Une température opérative entre 20°C et 23°C est optimale. On observe une forte baisse de la performance au-dessus de 25°C.
Le critère de performance est beaucoup plus restrictif que le critère de confort thermique.