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Ventilation et qualité dair dans les écoles Jacques CLAESSENS Architecture et Climat – UCL Mathilde CAILLIAU 2d Master - St Luc Architecture – UCL.

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1 Ventilation et qualité dair dans les écoles Jacques CLAESSENS Architecture et Climat – UCL Mathilde CAILLIAU 2d Master - St Luc Architecture – UCL

2 Voici le résultat dune campagne de mesures réalisée dans 5 écoles : Nous avons demandé à 5 institutrices dappliquer diverses stratégies de ventilation, pour juger de leur efficacité… Indicateur de la qualité dair : le taux de CO 2 Unité de mesure de mesure de la concentration : le millionième, encore appelé ppm (part par million). Exemple : 0,5% de CO2 = 0,005 = 0, = millionième = ppm

3 350… 400 ppm : air extérieur = air "frais" ppm : seuil à ne pas dépasser pour lOMS ppm : grand maximum pour toutes les normes internationales ! ppm : les asthmatiques sont en souffrance

4 Les Bons Villers Pont à celles Lasnes Classes spacieuses, de hauteur sous plafond variable :

5 Situation de départ : fermer portes et fenêtres toute la journée. « Très, très dur !! Chaleur, maux de tête, fatigue, élèves apathiques… Buée sur les fenêtres… » Pont à Celles 4/10 Les Bons Villers 3/10 LLN- Biéreau 18/10

6 Dans cette école (LLN – Biéreau), rénovation très récente des châssis : étanchéité quasi-totale des joints ! LLN- Biéreau 18/10 Analyse de cette dernière situation :

7 T Stratégie 1 : ouverture des grilles de ventilation le jour… Analyse : pas de passage dair dans la porte, pas dextraction dans les couloirs, pas dextraction dans les sanitaires,… Grilles ouvertes sec LLN- Biéreau 22 et 23/10 Section douverture des grilles : 6 m x 0,03 m = 0,18 m² Respect des normes… Résultat dans cette même dernière classe :

8 Grilles ouvertes le jour Analyse : Evacuation insuffisante des polluants durant la nuit… Stratégie 1 : ouverture des grilles le jour… mais fermeture la nuit LLN- Biéreau 22 et 23/10

9 Calcul du taux dinfiltration du local : chute de ppm en 9 heures dans un local de 180 m³ Soit X lapport dair neuf horaire : 9X m³ x 350 ppm + ( X) m³ x ppm = 180 x ppm X = 5 m³/h Taux dinfiltration dair neuf = 5 / 180 = 3% = étanchéité dun bâtiment passif !!! Vérification du taux détanchéité de la classe, grilles fermées :

10 Stratégie 2 : une fenêtre ouverte en oscillo-battant toute la journée Les Bons Villers, le 9/10 Analyse : Evacuation insuffisante des polluants … Récréation Pause de midi

11 Stratégie 3 : la porte de la classe ouverte toute la journée Pont à Celles, le11/10 …. Avec seulement 14 élèves dans la classe Analyse : Evacuation insuffisante des polluants …

12 Stratégie 4 : ouverture de 2 fenêtres 5 min toutes les heures Les Bons Villers, le 5/10

13 Remarque : coût énergétique dun refroidissement temporaire ? Très faible ! Il y a 150 x plus dénergie stockée dans 10 cm dépaisseur des parois (sol, plafond, murs) que dans le volume dair de la classe. Une fois la fenêtre refermée, la classe se réchauffe rapidement.

14 Pont à Celles, le 9/10 Stratégie 4 : ouverture de 2 fenêtres 5 min toutes les heures Analyse : Evacuation insuffisante des polluants … ?

15 Une remontée du taux de CO2 la nuit ??? Analyse : une ventilation naturelle est tributaire du sens du vent… Le jour…La nuit…

16 Stratégie 5 : ouverture de 2 fenêtres 15 min durant la récréation et le temps de midi Pont à Celles, le 5/10

17 Stratégie 5 : ouverture de 15 min de 2 fenêtres sur une même façade LLN Martin V, le 11/ élèves en journée – 14 élèves en garderie jusque 17 h. Analyse : 1° efficacité temporaire de la mesure… 2°… tiens, tiens… louverture des grilles la nuit est ici efficace ?

18 Stratégie 6 : ouverture permanente de 2 fenêtres en oscillo-battant, sur 2 façades opposées, avec présence de vent. Reprenons cette même classe : LLN Martin V, le 11/ élèves au matin - 21élèves laprès-midi Analyse : ventilation très efficace… mais plaintes pour inconfort thermique !

19 Stratégie 6 : ouverture permanente de 2 fenêtres en oscillo-battant, sur 2 façades opposées, avec présence de vent. Reprenons le diagramme de température dans cette même classe : Effectivement trop froid…

20 Analyse : Pourquoi une telle efficacité ? Parce que les fenêtres sont sur des façades différentes…!

21 Le constat est clair : il ny a ventilation que sil y a déplacement dair entre une entrée et une sortie…

22 Si on ne peut quouvrir le bouchon et apporter la même quantité deau que celle qui sort, … cela mettra très, très, très … longtemps avant davoir à nouveau de leau claire ! Constat : La ventilation est par essence une action peu efficace. Une baignoire est polluée par un colorant… On cherchera dès lors à créer le balayage le plus intense ! Et en plus il faut chauffer leau !

23 Analyse : … ces jours-là, pas un pet de vent !!! Une ventilation naturelle est tributaire de lintensité du vent… Retour vers lécole du Biéreau-LLN : « Ouvrez la fenêtre du couloir !... »

24 Et lécole passive de Louvain-La neuve ?

25 Au départ, une ventilation très forte 25 m³ dair frais, par enfant et par heure ! Lair des classes est renouvelé 3 x par heure !

26 Lair de ventilation est préchauffé gratuitement … puis dans un échangeur avec lair chaud qui sort du bâtiment. -5°+2° +16° +20° +18° Lair passe dans le sol (puits canadien)… +4° +18°

27 Un appoint de chauffage est apporté à lair Une sonde de présence et un thermostat décident du besoin. +30° +4° -5° +18° +2° +16°

28 De lair frais pulsé les nuits dété +25° +17° Bypass Lair frais extérieur décharge le bâtiment de sa chaleur.

29 Résultats : Classe vide Analyse : cest de lair en grande quantité et préchauffé… A noter que le taux devrait théoriquement être plus bas, mais surnombre délèves ce jour-là

30 Conclusions de cette campagne : Assurer un max de 1500 ppm est vraiment difficile avec une ventilation naturelle… Ventiler, cest assurer une entrée de lair neuf … et une sortie de lair vicié ! La seule ouverture des grilles de ventilation ne suffit pas… pas plus quun oscillo-battant ouvert sur une seule façade… Pour ne pas dépasser 1200 ppm, il faut assurer 20 m³ par heure et par élève, soit 500 m³/h par classe, càd renouveler lair entièrement 3 fois par heure ! En pratique, en ventilation naturelle, il faut créer le balayage maximal dans le temps le plus bref : ouvrir 5 min toutes les heures + 15 min aux récréations et en même temps, ouvrir la porte, … et une fenêtre dans le couloir ou la fenêtre de la classe den face !

31 Sil y a balayage de lair dans la classe, les grilles doivent être fermées la nuit. Toutes les grilles devraient être fermées le WE. Fournir aux enseignants un afficheur de CO2 permettrait à chaque enseignant de se faire "sa" stratégie … Cet appareil passerait dun enseignant à lautre. ex: CLIMI – 120 Le double flux, avec récupération de chaleur, semble inévitable pour assurer un débit dair suffisant, avec confort… Mais budget inaccessible en rénovation… ! Gain énergétique ? Classe 500 m³/h durant heures 250 litres de fuel ou m³ de gaz /an/classe. Si récupération de 80%, gain de 200 litres de fuel par classe…

32 Mais constat : trop de bruit dans la classe, appareils mis en petite vitesse, soit 100 m³/h … Alternative pour le futur : la ventilation mécanique décentralisée ? Chaque classe dispose de son propre groupe de pulsion dair, de taille domestique. Ecole primaire à Bruxelles

33 Mais cest la solution actuelle pour nos nouveaux immeubles dappartements… Chaque appartement, chaque studio, disposerait de son système propre. Le bruit est réduit par le placement dans le faux-plafond du hal dentréee. Donc on pourrait y arriver dans chaque classe ? Avec une prise dair et un rejet dair en façade ?

34 Ou alors 2 échangeurs/récupérateurs de 250 m³/h intégrés dans la façade ? Investissement : Euros/classe Consommation électrique : 50 Euros/classe/an

35 A nous de trouver… ! ---- Eux, ils sont en période de croissance… Novembre J. Claessens Architecture et Climat – UCL uclouvain.be


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