Principe de base

La qualité de l’air des salles de classes et un critères majeur du bien-être des élèves et des enseignants, ainsi qu’un des facteurs influençant la qualité de l’apprentissage.

Les salles de classes ont comme spécificité de demander des débits de ventilation importants : une classe de 60m² occupée par 25 personne demande 25*22 m3/(h.pers.) =  550 m³/h, soit environ 3 renouvellements horaires.


Limites de la ventilation par ouverture des fenêtres

La ventilation par ouverture des fenêtres est l’unique moyen de ventilation utilisé dans la majorité des écoles actuelles, bien qu’elle ne réponde pas aux critères d’hygiène et de confort :

  • Le confinement de l’air d’une salle de classe normalement occupée et ventilée par ouverture des fenêtres aux intercours est atteint après un quart d’heure d’occupation. De plus, la ventilation est totalement liée à la bonne volonté des occupants.
  • L’ouverture des fenêtres engendre d’importants mouvements d’air froid, ce qui rend quasiment impossible la ventilation continue en période d’occupation, c’est-à-dire pendant la production des polluants. Durant cette période les inétanchéités des fenêtres sont, par contre, insuffisantes pour assurer les débits d’air recommandés (8,6 m³/h.m²).

Taux de CO2 mesuré dans une salle de classe dans laquelle on ventile par ouverture de fenêtre lors des intercours.


Configuration générale

Les classes sont généralement desservies par des circulations donnant également accès à un ou plusieurs complexes sanitaires.

Ce type d’agencement donne aux différents principes de ventilation retenus une orientation commune :

L’introduction d’air neuf dans les classes,
le transfert des volumes d’air introduits via les circulations,
l’évacuation vers l’extérieur de l’air vicié dans les locaux sanitaires.


Ventilation simple flux avec extraction sanitaire

Lorsque l’ambiance extérieure (bruit et pollution limités) le permet, la solution la plus simple à mettre en œuvre est le système simple flux avec extraction sanitaire.

Illustration ventilation simple flux avec extraction sanitaire.

  • L’air neuf est de préférence introduit dans les bureaux au moyen de grilles autoréglables placées en façade dans les menuiseries ou la maçonnerie.

Grille intégrée entre le vitrage et la menuiserie.

Grille verticale intégrée dans la menuiserie.

  • L’air vicié est évacué dans les sanitaires au moyen d’un ventilateur d’extraction.
  • Les transferts d’air entre classes et sanitaires se font, soit par un détalonnage des portes, soit par des passages appropriés avec grilles à chevrons ou autre.

Grille de transfert d’air.

Exemple

Dans une école du Brabant wallon, l’air neuf est introduit dans les classes par des ouvertures autoréglables et transféré sous les portes vers les sanitaires.

Les circuits d’extraction (conduits et ventilateurs) sont, dans la plupart des cas, communs à plusieurs niveaux. Ils sont généralement conçus suivant le principe du “parapluie”. Les conduits verticaux empruntent les gaines techniques également verticales et les conduits horizontaux passent dans l’épaisseur des faux plafonds. Ces ensembles desservent à chaque niveau une ou plusieurs zones sanitaires.

Étant donné l’absence de conduit de distribution vers chaque classe, l’espace nécessaire aux locaux techniques et aux conduits d’air est peu important. Ceci prend toute son importance en regard des hauteurs de faux plafonds qui n’ont pas à tenir compte du passage de conduits d’air.

Ce système appliqué aux écoles présente comme inconvénients :

  • La nécessité d’un nombre important de grilles d’amenée d’air autoréglables : par exemple, une classe de 60 m² demande un débit de ventilation de : 8,6 [m³/h.m²] x 60 [m²] = 516 [m³/h]. Or le débit maximum obtenu par grille est de l’ordre de 30 à 180 m³/h par mètre courant (sous 2 Pa). Il faut donc intégrer de 5 à 20 m de grilles dans la façade, ce qui n’est pas toujours évident. Une alternative est d’utiliser ne fenêtre robotisée comme amenée d’air.
  • La transmission de bruit possible au travers des grilles de transfert.
  • Le risque de courants d’air froid dus au débit d’air frais introduit dans la classe. L’utilisation de fenêtres robotisées, basée sur une sonde CO2, permettrait de moduler le débit aux besoins réels, réduisant (un peu) le risque de courant d’air. On peut même envisager de coupler cette robotisation à une sonde d’absence et une horloge, pour assurer une ventilation maximale pendant les récréation.
  • Le risque de perturbation du flux d’air en fonction de l’ouverture des fenêtres et des portes.
  • L’absence de filtration de l’air neuf en milieu urbain.


Ventilation double flux centralisée avec extraction sanitaire

Le système de ventilation double flux, c’est-à-dire équipé d’une pulsion et d’une extraction mécanique, est le meilleur en terme de maîtrise des débits dans les locaux : on a la garantie que les classes sont alimentées en air neuf et que l’air vicié des sanitaires est directement évacué vers l’extérieur.

Illustration sur ventilation double flux centralisée avec extraction sanitaire.

Ce système est pratiquement indispensable dans les écoles en site urbain.

La distribution de l’air neuf est assurée par un réseau de conduits placé dans les faux plafonds des zones de circulation.

La diffusion de l’air neuf à l’intérieur de chaque classe est obtenue par une ou plusieurs bouches, soit murales dans le cas d’une retombée des faux plafonds des circulations, soit plafonnières s’il existe un faux plafond dans le local.

illustration sur la diffusion de l'air neuf par une ou plusieurs bouches.

Pulsion mécanique dans les classes soit via le faux-plafond, soit via la retombée des faux-plafonds des couloirs.

L’extraction et le transfert se font comme pour le système simple flux. Vu l’importance des débits mis en jeu, l’extraction peut ne pas se limiter aux seuls sanitaires et se distribuer sur une partie des espaces de circulation, ceci pour éviter des courants d’air dans les sanitaires. Dans certains cas, l’extraction (ou une partie de celle-ci) pourra se faire directement dans les classes.

Concrètement, le choix du double flux par rapport au simple flux sera guidé par :

  • le souhait de garantir une répartition correcte des flux d’air,
  • le besoin de se protéger de l’ambiance extérieure (bruit et pollution),
  • le souhait de récupérer l’énergie de l’air extrait par un récupérateur de chaleur,
  • le besoin d’augmenter la température de l’air neuf.

La principale difficulté réside en l’encombrement des réseaux, qu’il n’est pas toujours possible ‘intégrer dans un bâtiment existant. Dans certain cas, une décomposition du bâtiment en différentes zones équipées chacune de leur propre groupe et réseau de ventilation peut simplifier le problème :  une ventilation avec pulsion et extraction mécanique là où c’est possible, une simple extraction ailleurs.


Ventilation double flux décentralisée par classe ou groupe de classe

L’idée ici est de bénéficier des avantages d’une ventilation avec pulsion d’air contrôlée (récupération d’énergie, confort thermique, filtration) sans devoir disposer des réseaux encombrants dans les circulations. Cette piste est particulièrement intéressante en rénovation.

Les principaux inconvénients sont la présence d’un ventilateur directement dans la classe, qui peut occasionner du bruit, et le coût induit par la multiplication des équipements.