Sans système : pas moyen d’assurer la qualité de l’air !
Si les classes ne sont pas équipées d’un système de ventilation, la ventilation dépend de l’ouverture de la fenêtre par l’occupant. Elle est influencée par les dimensions de la classe, les caractéristiques des ouvertures (taille, position, fréquence et durée des ouvertures…) et les conditions météorologiques (vent et température).
Dans la plupart des cas, il n’est pas possible d’assurer une qualité d’air suffisante avec une ventilation basée sur l’ouverture des fenêtres par les occupants. En effet, dans des classes de 20-25 élèves, les débits de ventilations nécessaires sont importants. De ce fait :
- Il est nécessaire de ventiler en continu pour maintenir le taux de CO2 sous les seuils recommandés (1000ppm ou 1500ppm suivant l'exigence). Or, en période froide, la ventilation importante pendant les cours génère des inconforts thermiques pour les élèves à proximité des fenêtres.
- Pour assurer naturellement les débits de ventilation importants, qui sont nécessaires il est nécessaire d’avoir un « moteur » de ventilation naturelle : soit une ventilation par effet de cheminée, soit une ventilation transversale. La classe doit donc s’y prêter (ouvertures sur des façades différentes ou à des hauteurs très différentes, ouvertures de transfert importantes sur le couloir et de fenêtres dans ce couloir…)
- L’impossibilité de contrôler les débits d’air de ventilation naturelle provoque des problèmes dus à une vitesse trop importante de l’air (les feuilles s’envolent)
- Dans les classes où elle est possible, la ventilation naturelle par ouverture manuelle des fenêtres dépend de l’action de l’occupant. La mauvaise qualité de l’air n’étant pas directement perceptible et le besoin d’ouvertures dépendant du local et de la météo, ouvrir au bon moment, pendant le temps nécessaire pour assurer la qualité de l’air, tout en remplissant sa mission d’enseignement est un exploit que peu d’enseignants parviennent à accomplir. Pour les aider, la classe peut être équipée d’un afficheur de CO2.
Sans ventilateur, il est quasiment impossible de mettre en œuvre un système de ventilation efficace dans le cadre d’un projet de rénovation
Un système de ventilation complètement naturelle (sans ventilateur électrique) ne peut fonctionner que s’il a été spécifiquement conçu pour assurer les débits nécessaires. Le contrôle des débits est très difficile à obtenir et une telle solution est difficilement envisageable pour des écoles existantes, nous n’en parlerons donc pas ici.
En Suède et en Norvège: 80% des écoles sont équipées d'une ventilation mécanique double flux...
Chaque école devrait être équipée d'un système de ventilation performant.
En attendant, si votre école ne dispose pas des moyens financiers suffisants, il est possible d’améliorer la situation via l’ouverture des fenêtres par les occupants. Les objectifs de qualité d’air ne seront pas atteints et le confort et la performance énergétique ne seront pas terribles, mais c’est mieux que rien.
Certaines entreprises proposent des solutions de ventilation hygiéniques par ouverture mécanisée des fenêtres sur base d’une horloge, du taux de CO2 dans la classe et des températures intérieures et extérieures. En bref, c’est comme un super prof qui ouvre les fenêtres exactement quand il faut. En pratique, l’efficacité d’un tel système dépend de la classe, de ses ouvertures et des conditions météo. Sur le cas d’une classe équipée d’un tel système, on observe des débits beaucoup trop faibles et des inconforts thermiques.
Double flux ou simple flux ?
Nous l’avons dit, en rénovation, assurer la ventilation hygiénique des locaux de manière naturelle révèle de l’exploit. Se tourner vers une ventilation mécanique contrôlée est donc inévitable pour assurer la qualité de l’air dans l’école.
Il existe deux grands types de ventilation mécanique contrôlée (VMC) :
Taux de CO2 dans une classe non équipée de système de ventilation, sans ouverture des fenêtres
Taux de CO2 dans une classe non équipée de système de ventilation, avec ouverture d'une fenêtre en position oscillante, toute la journée.
Taux de CO2 dans une classe non équipée de système de ventilation, avec ouverture de deux fenêtres, pendant 5 minutes, toutes les heures
Taux de CO2 dans une classe non équipée de système de ventilation, avec ouverture de deux fenêtres sur des façades opposées, pendant 15 minutes, pendant les récréations
La ventilation mécanique double flux en bref
Composants du système :
- un groupe de ventilation composé principalement de ventilateurs de pulsion et d’extraction, d’un échangeur de chaleur (à plaque ou rotatif) et de filtres. Un by-pass permet de faire entrer de l’air frais sans qu’il ne soit préchauffé par l’air extrait.
- Des bouches de pulsion situées dans les classes et connectées au groupe de ventilation par des conduits de ventilation
- Des bouches d’extraction, situées dans la classe ou dans un local proche, connectées au groupe de ventilation par des conduits de ventilation ;
- des ouvertures de transfert permettant le passage de l’air entre la pulsion et l’extraction si elles ne sont pas localisées dans le même local.
- Un système de régulation des ventilateurs, sur base horaire, et/ou sur base de l’information fournie par des capteurs (CO2 et/ou présence)
Au niveau du confort :
- Possible d’atteindre la qualité de l’air nécessaire, à condition d’assurer la maintenance du système ;
- Possibilité d’assurer le confort thermique ;
- Confort acoustique à assurer par des appareils de qualité, un dimensionnement suffisant, une conception soignée
Au niveau du bilan énergétique :
- permet une récupération de chaleur efficace, ce qui réduit les consommations de chauffage
- Consommation électrique des ventilateurs de pulsion et d’extraction.
- Consommation électrique de dégivrage dans le cas d’échangeur à plaque
Au niveau des contraintes spatiales / techniques :
- Dans le cas d’un système centralisé, l’encombrement est très important, tant pour les conduites que pour les groupes
- Le groupe de ventilation centralisé peut éventuellement être placé à l’extérieur
- Dans le cas d’un système décentralisé, des percements sont nécessaires dans chaque classe pour permettre les prises et sorties d’air. L’appareil prend également de la place, mais peut être placé au plafond.
Ventilation double flux centralisée, avec récupération de chaleur: extraction de l’air vicié dans les locaux humides, par un ventilateur électrique, pulsion d’air frais dans les classes, par un ventilateur. Croisement des flux d’air entrant et sortant dans un échangeur de chaleur pour préchauffer l’air entrant grâce à la chaleur de l’air sortant. Ouvertures de transfert entre les locaux et les espaces de circulation
La ventilation mécanique simple flux en bref
Composants du système :
- Ouvertures d’amenées d’air par des grilles, situées dans les châssis, ou dans les façades ;
- Évacuation d’air forcée par un ventilateur électrique ;
- ouvertures de transfert permettant le passage de l’air entre l’amenée et l’évacuation si elles ne sont pas localisées dans le même local.
- Régulation des ventilateurs, sur base horaire, et/ou sur base de l’information fournie par des capteurs (CO2 et/ou présence)
Au niveau du confort :
- Possible d’atteindre la qualité de l’air nécessaire à condition que l’air extérieur ne soit pas pollué ;
- Impossible de garantir le confort thermique aux périodes les plus froides sans préchauffage de l’air entrant
- Confort acoustique à assurer par des appareils de qualité, un dimensionnement suffisant, une conception soignée…
Au niveau du bilan énergétique :
- pas de récupération de chaleur sur l’air extrait, sauf en cas d’intégration d’une pompe à chaleur, intéressante dans le cas d’un besoin d’eau chaude à basse température (une piscine par exemple)
- ventilation « résiduelle ». En dehors des périodes d’occupation, il faudrait que les grilles d’amenée d’air soient fermées pour limiter les pertes de chaleur. Fermer les grilles de ventilation en quittant le local à quatre heures et les ouvrir en arrivant le matin est une gestion contraignante pour les occupants.
- Consommation électrique du ventilateur d’extraction (environ 1/2 de celle d’un système double flux).
- Consommation électrique en cas de préchauffage de l’air par une résistance électrique au niveau des grilles
Au niveau des contraintes spatiales / techniques :
- Faible encombrement, possibilité d’extraire depuis les couloirs / sanitaires, à condition d’avoir une étanchéité à l’air suffisante des circulations (pour ne pas que la ventilation des classes soit court-circuitée par des entrées d’air au niveau des circulations)
- Le groupe de ventilation centralisé peut être placé en toiture
- Des ouvertures sont nécessaires dans les châssis ou dans la façade.
schéma d'un système de ventilation simple flux
Le choix de la technique de ventilation à mettre en œuvre dans votre cas dépend de multiples paramètres. Vous trouverez ici un outil conçu pour vous aider à déterminer la solution la plus appropriée et les solutions éventuellement impossibles.
Une fois que vous avez décidé si vous vous orientez plutôt vers un système simple flux ou double flux, il reste à optimiser le système choisi.
La ventilation hygiénique des classes permet d’assurer la bonne qualité de l’air de celles-ci.
- La ventilation double flux avec récupération de chaleur est la solution la plus performante au niveau de la qualité de l’air et du bilan énergétique ;
- Une solution décentralisée offre des avantages en termes de gestion du système, de facilité d’installation et de flexibilité, même si son coût est en frein ;
- Pour tout système installé, il faut prévoir une période de réglages et d’optimisation dans laquelle quelqu’un de l’école doit s’impliquer pour s’assurer la qualité de l’installation. Cette mission est essentielle et doit être prévue dès le départ ;
- Une sensibilisation des occupants à l’importance de la qualité de l’air, leur participation aux décisions en termes de choix de ventilation et leur compréhension du fonctionnement du système sont nécessaires pour son bon fonctionnement. Ce sont des points à ne pas négliger, la technologie ne résout pas tout !