Une ventilation de confort dans nos écoles
Chaque jour, des millions d'élèves passent près de sept heures dans des salles de classe où la qualité de l'air est parfois plus dégradée qu'à l'extérieur. Pourtant, un air insuffisamment renouvelé nuit directement à l'apprentissage et à la santé. Dans ce contexte, la ventilation devient un enjeu majeur des projets de rénovation des établissements scolaires.
La qualité de l'air intérieur: un enjeu sanitaire important
La Qualité de l'Air Intérieur d'un bâtiment peut être altérée par de nombreux polluants. L'humidité, le CO2, les Composés Organiques Volatils (COV), les virus et les allergènes contribuent à l'apparition de pathologies très diverses. La concentration de ces polluants est à limiter au maximum dans les écoles. Les enfants ont un système pulmonaire particulièrement sensible qui les expose plus que les adultes aux conséquences d'une mauvaise qualité de l'air intérieur.
Cette mauvaise qualité de l'air a des conséquences directes sur les capacités scolaires des élèves mais également sur leur santé.
- Maux de tête
- Nausées
- Allergies
- Difficultés de concentration
- Difficultés d'apprentissage
- Fatigue générale
L'élimination des polluants de l'air ambiant des salles de classe passe par l'installation d'un système de ventilation efficace.
Le taux de CO2 peut atteindre souvent des valeurs importantes dans une classe non ventilée avec des concentrations pouvant aller jusqu'à 3800 ppm au bout de 2 heures de cours sans aération. Le seuil admissible selon le Règlement Sanitaire Départemental Type (R.S.D.T) étant de 1300 ppm.
État des lieux
En France, les bâtiments d'enseignement scolaires pèsent 20% du parc tertiaire public et privé. La moitié des écoles a été construite avant 1970 et on estime aujourd'hui que 85% de ces écoles sont dépourvues de système de ventilation.
Dans de nombreux cas, les élèves dépendent encore de l'ouverture des fenêtres pour faire entrer de l'air neuf. Cela peut se faire fréquemment en été, mais c'est moins évident en hiver.
Le niveau de confinement d’une salle de classe peut être caractérisé par l’indice ICONE développé par le CSTB. Il est établi à partir du temps pendant lequel la concentration en CO₂ dépasse différents niveaux de référence. Ainsi, une salle où le CO₂ reste inférieur à 1 000 ppm pendant toute la période d'occupation présentera un confinement faible, tandis qu'une salle où les concentrations dépassent régulièrement 1 700 à 2 000 ppm présentera un indice ICONE élevé, traduisant un renouvellement d'air insuffisant. Il permet ainsi de distinguer une situation ponctuelle d’un confinement durable lié à un renouvellement d’air insuffisant.
Les campagnes nationales de surveillance de la qualité de l'air intérieur montrent qu'environ une salle de classe sur cinq présente un indice ICONE élevé.
| Indice ICONE | Niveau confinement | Interprétation |
| 0 | Nul | Très bonne ventilation |
| 1 | Faible | Ventilation satisfaisante |
| 2 | Moyen | Ventilation à améliorer |
| 3 | Elevé | Confinement important |
Il est donc crucial de prêter attention à la qualité de l'air dans les écoles.
Rénovation des écoles
La rénovation de ces bâtiments est complexe. Elle doit avant tout permettre une baisse des consommations d'énergie et cela passe par une meilleure isolation et étanchéité et des équipements techniques plus performants.
Mais les bâtiments deviennent de plus en plus étanches et les risques sanitaires liés à une mauvaise ventilation augmentent. La ventilation doit donc être au coeur de tout projet de rénovation.
Comment calculer l'Indice ICONE
En vous munissant d’un capteur CO2 fiable enregistrant les mesures à intervalles réguliers (par exemple toutes les 5-10 minutes), vous pouvez calculer l’indice ICONE de votre classe.
La formule couramment utilisée est la suivante:
avec :
- f₁ = fraction des mesures dont la concentration en CO₂ est comprise entre 1 000 ppm et 1 700 ppm ;
- f₂ = fraction des mesures dont la concentration en CO₂ est supérieure à 1 700 ppm ;
- les mesures inférieures ou égales à 1 000 ppm ne contribuent pas au confinement.
L'indice brut obtenu est ensuite arrondi à l'entier le plus proche pour obtenir une valeur comprise entre 0 et 5.
Exemple d'interprétation
Imaginons une salle de classe mesurée toutes les 10 minutes pendant un période d'occupation. La répartition suivant le taux de CO2 est la suivante:
- 60 mesures < 1000 ppm
- 40 mesures entre 1000 et 1700ppm
- 20 mesures > 1700 ppm
on calcule ainsi:
- f1= 40/120 = 0.33
- f2= 20/120 = 0.167
En appliquant la formule, on obtient après arrondi :
- ICONE = 2
La ventilation est globalement acceptable, mais elle peut être améliorée, par exemple en augmentant le renouvellement d'air.
La ventilation double flux : maîtrise de la qualité d'air et des consommations d'énergie.
La ventilation double flux constitue aujourd'hui l'une des solutions les plus efficaces pour assurer un renouvellement d'air permanent tout en limitant les consommations d'énergie.
Récupération de chaleur en hiver
La VMC double flux assure en même temps l'extraction de l'air vicié et l'apport d'air neuf dans la classe. l'air extrait et l'air neuf se croisent dans l'échangeur de chaleur sans se mélanger. Seul un échange de chaleur se fait au travers les plaques de l'échangeur. Ainsi en hiver, l'air extrait transfère sa chaleur à l'air neuf extérieur pour souffler un air proche de la température ambiante.
Donc contrairement à une VMC simple flux ou une ventilation naturelle qui extrait l'air chaud du bâtiment et fait entrer l'air de dehors directement, la VMC double flux apporte un confort thermique en soufflant un air préchauffé et fait faire des économies sur le chauffage.
Récupération de la fraîcheur en été
En été, lorsque l'extérieur est plus chaud que l'intérieur, l'échangeur récupère une partie de la fraîcheur de l'air extrait pour refroidir l'air neuf entrant. Autrement dit la chaleur de l'air extérieur est partiellement transférée à l'air extrait qui est évacué. L'air soufflé est donc plus frais que l'air extérieur, sans être plus froid que l'air intérieur. Malgré tout cela permet de ralentir la surchauffe du bâtiment.
Les VMC double flux permettent également une surventilation nocturne. Si la VMC double flux détecte que l'air extérieur est plus frais que l'air intérieur, elle by-passe l'échangeur de chaleur pour rafraîchir le local. Il est difficile de laisser les fenêtres ouvertes d'une école durant la nuit et leur ouverture même tôt le matin ne suffit pas à baisser la température intérieure, la VMC double flux apporte donc une solution alternative et tout cela se fait automatiquement.
Filtration de l'air extérieur
La VMC double flux permet d'améliorer la qualité de l'air intérieur: l'air neuf est filtré avant d'être insufflé dans le bâtiment, ce qui réduit la présence de poussières, de pollens, de spores, d'insectes et, selon le type de filtre d'une partie des particules fines. Les élèves et professeurs allergiques peuvent ainsi bénéficier d'un cadre de travail confortable.
Un environnement sonore de qualité
L'environnement acoustique est clé pour le confort et la réussite des élèves. Cet environnement acoustique est encadré par l'Arrêté du 25 avril 2003 relatif à la limitation du bruit dans les établissements scolaires.
- Avec la ventilation double flux, il n'y a pas de transfert du bruit extérieur vers l'intérieur du bâtiment, contrairement à la ventilation simple flux ou naturelle.
VMC double flux centralisée ou décentralisées?
Le choix d'un système de ventilation dépend de nombreux critères : configuration du bâtiment, budget disponible, niveau de performance recherché et contraintes liées aux travaux. Si les systèmes de ventilation double flux centralisés constituent une solution performante, leur mise en œuvre peut s'avérer complexe dans les écoles existantes en raison de la création de réseaux de gaines, des contraintes architecturales et des exigences réglementaires. À l'inverse, les solutions décentralisées ont été développées pour faciliter la rénovation des bâtiments occupés, en limitant les travaux et les perturbations. Le tableau ci-dessous présente les principales différences entre ces deux approches afin d'aider au choix de la solution la plus adaptée à chaque projet.
| Critère | VMC double flux centralisée | VMC double flux décentralisées |
| Travaux | Travaux lourds avec création de réseaux de gaines, faux plafonds et percements | Installation rapide, généralement sans réseau de gaine |
| Durée d'installation | Plusieurs semaines à plusieurs mois selon le bâtiment | Environ une journée par salle de classe |
| Impact sur l'école | Travaux importants pouvant perturber plusieurs locaux simultanément | Rénovation progressive, classe par classe avec peu de perturbations |
| Protection incendie | Nombreuses traversées de cloisons et de planchers nécessitant des clapets coupe-feu | Très peu de traversées, protection incendie simplifiée |
| Maintenance | Une seule centrale à entretenir mais un réseau important (gaines, clapets, équilibrage) | Chaque unité est indépendante, maintenance répartie par salle |
| Conséquences d'une panne | Plusieurs classes, voire tout le bâtiment, peuvent être privées de ventilation | Seule la salle concernée est impactée |
| Evolutivité | Modifications plus complexes en cas de réaménagement | Installation et extension possibles au fur et à mesure des besoins |
| Coût en rénovation | Généralement élevé en raison des réseaux et des travaux dans le bâtiment | Souvent plus économique en rénovation grâce à une mise en oeuvre simplifiée |
| Applications privilégiées | Bâtiments neufs ou rénovation lourdes | Rénovation d'écoles existantes, en site occupé. |
Photos de VMC décentralisées type Armoire et Plafonnière
Exemple de plans d'une école avec des VMC décentralisées
Projet mené par Helios Ventilateurs
Rénovation d'une école maternelle à Cernay (68500)
- 4 salles de classe : débits de 500 m3/h
- 1 dortoir : débit de 550 m3/h
- 1 salle de jeux : débit de 650 m3/h
Chaque salle est ventilée par une VMC double flux décentralisée. Les sanitaires ont une ventilation indépendante, généralement un caisson d'extraction avec un réseau filaire en acier galvanisé.
Il a été prescrit sur cette école des VMC décentralisées plafonnières AM800
Le DTU demande une distance de 8m entre prise et rejet d'air sur un bâtiment tertiaire ou bien sur deux façades différentes. Sur ce projet, les deux se font en façades, cela implique donc la création de quelques réseaux avec des conduits classés M0 comme l'acier galva. Ces conduits doivent être isolés pour éviter la condensation et les pertes de calorie (chaleur de la pièce vers l'air froid du conduit en hiver)
Une batterie de préchauffage est prévue pour maintenir le débit de ventilation même en cas de température extérieure négative.
Dans chaque salle, la VMC double flux gère la ventilation automatiquement avec une sonde CO2, il y a également une programmation horaire pour limiter la ventilation hors des heures d'ouvertures. L'ensemble des VMC est pilotable via une seule commande.
Il n'existe pas de solution universelle. La VMC double flux centralisée est particulièrement adaptée aux bâtiments neufs ou aux rénovations complètes, où les réseaux peuvent être intégrés dès la conception. En revanche, la VMC double flux décentralisée répond souvent mieux aux contraintes des écoles existantes : elle limite les travaux, réduit les perturbations pendant le chantier et permet une rénovation progressive, adaptée aux contraintes techniques et budgétaires des collectivités.