–Quels sont les avantages de la climatisation pour les étudiants?

Les enfants et les adolescents, ainsi que les étudiants et les enseignants du monde entier, passent en moyenne 7 heures par jour à l’école pendant plus de 180 jours par an, selon une enquête menée par le Centre national de l’éducation et de l’économie. Les écoles et les universités sont donc comme des résidences secondaires pour de nombreux étudiants. Naturellement, leur bien-être et leur confort dans ces établissements doivent être considérés avec la même rigueur que ceux des employés sur leur lieu de travail.

Des institutions spécialisées telles que l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) et l’Environmental Protection Agency (EPA) proposent chacune des lignes directrices (auxquelles nous ferons référence ci-dessous) pour créer des conditions optimales de qualité de l’air intérieur (QAI) dans ces espaces. Une enquête de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a demandé aux pays membres d’Europe de remplir un questionnaire sur les politiques concernant l’environnement scolaire; seulement 45% des pays ayant répondu avaient des pratiques standard en matière de QAI pour les écoles.

Il reste encore beaucoup de chemin à parcourir en termes de réglementation en matière de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) dans les écoles et les universités. Pour cette raison, dans cet article, nous visons à faire la lumière sur la façon dont l’environnement peut avoir un impact sur l’apprentissage et la performance des élèves, et comment ils peuvent bénéficier d’une qualité de l’air optimale, avec notamment une étude de cas Johnson Controls-Hitachi Air Conditioning.

Qualité de l’air intérieur dans les écoles

Lors de la mesure ou de la surveillance de la qualité de l’air intérieur, il y a quelques indicateurs clés à rechercher. Le plus courant de ces indicateurs est la présence de polluants atmosphériques et de composés organiques volatils (COV). Certains de ces polluants sont des produits chimiques libérés par les agents de nettoyage, les pesticides et les peintures, tels que le formaldéhyde et le benzène. D’autres peuvent être naturellement présents dans l’air, mais sont toxiques à des concentrations plus élevées, comme le dioxyde de carbone (CO2). Les concentrations élevées de CO2 sont particulièrement répandues dans les salles à occupation multiple, ce qui est généralement le cas des salles de classe. Parmi les autres polluants figurent les spores de moisissures, qui se développent dans les environnements humides, tels que les toilettes et les vestiaires.

Plus la présence de polluants est élevée, plus la qualité de l’air intérieur est mauvaise. L’EPA souligne que 20% des écoles aux États-Unis ont signalé une QAI insatisfaisante en 1999. Les effets de ces composés sur la santé des enfants sont amplifiés en raison du développement de leur système immunitaire. Certains de ces polluants sont également des déclencheurs pour les élèves ayant des problèmes respiratoires, tels que l’asthme et les allergies, ce qui augmente le taux d’absentéisme scolaire. Les symptômes courants causés par une mauvaise QAI comprennent les maux de tête, la toux et les éternuements, et la fatigue. Pour en savoir plus sur la QAI et ses implications sur l’éducation des enfants, consultez notre article.

Ventilation dans les établissements d’enseignement

Pour améliorer la qualité de l’air intérieur, il est crucial d’introduire de l’air frais à l’intérieur. Cela peut être fait par ventilation naturelle ou ventilation mécanique. La ventilation peut être mesurée par le taux de renouvellement d’air (AER). Plus les échanges d’air sont effectués par heure, plus la concentration de polluants de l’air intérieur sera faible. L’excès d’humidité dans les bâtiments est également expulsé par la ventilation. L’enquête de l’OMS mentionnée ci-dessus a également révélé que la plupart des écoles avaient des salles de classe étouffantes en raison d’une mauvaise ventilation, en particulier en hiver, en raison du manque de chauffage adéquat. De plus, une étude évaluant la QAI et la ventilation dans les écoles du Michigan a révélé que la ventilation était insuffisante dans de nombreuses écoles, car seulement 27% des salles de classe atteignaient la norme ASHRAE de 3 échanges d’air par heure.

La stratégie de ventilation d’une école devrait également tenir compte des facteurs extérieurs, tels que les conditions météorologiques, la température, le nombre de pollens et la pollution. De cette façon, les environnements scolaires peuvent bénéficier d’une combinaison de ventilation naturelle et mécanique; recourir à la ventilation mécanique lorsque la qualité de l’air extérieur est mauvaise.

Certaines zones, telles que les cafétérias scolaires, les salles d’art ou les toilettes, nécessitent idéalement des systèmes de ventilation par aspiration spécialisés. Une ventilation par aspiration efficace élimine les polluants de la pièce en les aspirant et en les poussant à l’extérieur par des bouches d’aération. Dans les écoles, l’humidité, les émanations de cuisson, les matériaux de peinture et les détergents peuvent s’accumuler, ce qui rend les ventilateurs d’extraction indispensables.

Cependant, les bâtiments scolaires ont tendance à avoir des défis particuliers qui posent des obstacles pour un système CVC optimisé. Souvent, les établissements d’enseignement public sont construits avec des matériaux de construction plus abordables pour réduire les dépenses, ou ce sont des bâtiments plus anciens. Dans ces cas, les options pour une installation efficace de systèmes CVC sont réduites, car les systèmes de conduits peuvent ne pas être réalisables dans tous les types de bâtiments, ou l’espace pour installer l’équipement peut être limité.

Quelle est la meilleure température pour la salle de classe ? 

Déterminer la température idéale pour une salle de classe n’est pas simple, et cela diffère naturellement selon les pays et les climats. Les effets sur la santé d’une mauvaise QAI sont tout à fait notables, mais ce qui est tout aussi préoccupant et moins connu, c’est que le climat a également un impact sur le rendement scolaire des étudiants. L’absentéisme scolaire est un problème répandu qui, à son tour, affecte les progrès des élèves et leurs résultats scolaires. Les maladies respiratoires chroniques (comme l’asthme) sont directement liées au manque de fréquentation en raison d’une mauvaise QAI, mais une infrastructure et un environnement inadéquats peuvent également être une cause courante.

• Confort thermique. Le concept de confort thermique fait référence à la sensation thermique juste, ni trop froide, ni trop chaude. Selon l’ASHRAE, les salles de classe devraient avoir une température minimale de 22°C en hiver et une température de 24°C en été, avec une humidité relative de 40% à 60%. Lorsqu’elles sont confrontées à des températures extrêmes, telles que les vagues de chaleur et les vagues de froid, les écoles qui ne sont pas équipées de systèmes CVC adéquats doivent interrompre leurs activités et fermer les salles de classe. Les journées d’été de plus en plus chaudes peuvent être inconfortables et étouffants pour les élèves s’ils sont dans des espaces dépourvus climatisation, de même en hiver par des journées glaciales sans un chauffage confortable, ce qui peut entraîner une diminution du nombre d’étudiants.

• Température et comportement. Alors que les données montrent une augmentation des délits pendant les chaudes journées d’été, des études ont commencé à mettre en évidence un lien qui relie la chaleur à l’irritabilité et le manque d’entrain. Dans les salles de classe où il fait chaud, les élèves sont plus susceptibles d'avoir un comportement irritable ou d'influencer négativement la perception qu'ont les enseignants du comportement des élèves. Les températures extrêmes sont également liées au manque de motivation, ce qui rend plus difficile de se concentrer sur les tâches alors que le corps a du mal à s’adapter à la température.

• Effets sur les résultats scolaires. Le manque de confort thermique affecte directement l’apprentissage, comme l’indiquent les résultats d’une étude de l’Université Harvard. Les pays plus chauds ont tendance à obtenir des résultats inférieurs aux tests d’excellence académique et, grâce à un test standardisé dans les lycées sans climatisation, les résultats de l’étude vont plus loin. Les résultats montrent que pour chaque augmentation de température de 0,56ºC, cela réduit le score de l’élève équivalent à 1% de l’équivalent d’une année d’apprentissage. Selon une autre étude menée dans des écoles finlandaises, les élèves qui se sentaient plus à l’aise ont obtenu 4% de meilleurs résultats que leurs pairs.  De même, la QAI et la ventilation ont également montré une certaine relation avec les résultats scolaires. Dans une étude portant sur 100 écoles élémentaires aux États-Unis, avec des taux de ventilation plus élevés, les élèves ont obtenu de meilleurs résultats et avaient une mémoire d’image et une reconnaissance des mots plus précises.

Recommandations en matière d’économies d’énergie

Avec des ressources limitées et des budgets serrés, les établissements d’enseignement peuvent grandement bénéficier d’une stratégie CVC qui vise l’efficacité énergétique et réduit le gaspillage d’énergie. Voici quelques recommandations pour des systèmes CVC plus éconergétiques et plus écologiques dans les écoles :

• Ventilation naturelle lorsque cela est possible. Encourager la ventilation naturelle par les fenêtres et les portes aide à réduire l’humidité, les COV, les allergènes et autres polluants des établissements sans aucune consommation d’énergie. Cependant, parfois, il peut ne pas être sécuritaire de ventiler naturellement, c’est le cas par exemple pour les saisons propices aux allergies ou les jours de forte pollution, lorsque la qualité de l’air extérieur est pire que la qualité d’air intérieur. Ou pendant les jours de conditions météorologiques extrêmes, lorsqu’il fait trop chaud ou trop froid pour ouvrir les fenêtres. Pour ces cas, un système de ventilation hybride est le plus efficace, car il permet de compter sur la ventilation mécanique uniquement en cas de besoin.

• Ventilateurs. L’installation de ventilateurs avec sécurité enfants dans les salles de classe peut augmenter la sensation de fraîcheur et de confort sans pour autant abaisser la température. Les ventilateurs de plafond sont un bon exemple de ventilateurs efficaces et sécuritaires pour la salle de classe. Ils permettent d’atteindre une température plus uniforme dans la salle de classe en dissipant l’air chaud à mesure qu’il s’élève.

• Isolation. Le maintien du confort thermique et la prévention des fuites d’humidité peuvent réduire d’autres problèmes de perte de température et d’humidité. L’imperméabilisation du bâtiment avec des matériaux isolants et la vérification de l’étanchéité autour des fenêtres et des portes peuvent réduire la consommation d’énergie utilisée pour le refroidissement en été et le chauffage en hiver, car il y a très peu de perte thermique.

• Sélection de systèmes de climatisation écoénergétiques. La prise en compte de l’infrastructure pour trouver la solution optimale pour chaque cas permet de réaliser des économies d’énergie. Certains systèmes offrent une meilleure technologie pour augmenter l’efficacité et réduire la consommation, tels que les systèmes de récupération de chaleur qui réutilisent la chaleur d’échappement pour le chauffage.

Quel type d'équipement de climatisation installer dans les écoles ?

Bien que chaque école ait ses besoins particuliers, la gamme à débit de réfrigérant variable Hitachi (DRV) offre des solutions idéales pour les établissements d’enseignement. Les systèmes DRV ajustent automatiquement la quantité de fluide frigorigène circulant vers chaque unité intérieure, ce qui se traduit par un meilleur contrôle de la température. Ces systèmes offrent le refroidissement et le chauffage à plusieurs espaces, avec plusieurs unités intérieures connectées à une seule unité extérieure. Polyvalents et efficaces, les systèmes DRV permettent l’installation de différents types d’unités intérieures, telles que des unités murales, cassettes, gainables... Les télécommandes intuitives et personnalisables améliorent l’expérience et l’efficacité d’un espace à l’autre.

La récupération de chaleur dans la gamme DRV Hitachi permet le chauffage et le refroidissement simultanés de différents espaces, et est encore plus économe en énergie car elle transfère la chaleur d’échappement du refroidissement d’une pièce pour fournir du chauffage à une autre pièce.

Les avantages de la climatisation dans l’éducation

Comme vous l’avez vu, il existe des preuves claires des raisons pour lesquelles les écoles, les collèges, les universités et les autres établissements d’enseignement devraient tirer parti de la climatisation pour améliorer le confort et la performance des élèves et mettre en place une stratégie de CVC.

L’une de nos études de cas, celle de North Kellyville Public School en Australie, en est un excellent exemple. L’école s’est qualifiée pour faire partie de l’initiative du programme Cooler Classrooms géré par le ministère de l’Éducation de la Nouvelle-Galles du Sud pour améliorer les environnements d’apprentissage des écoles où les températures maximales moyennes en janvier ont atteint 30°C et plus. Un système DRV Hitachi composé de 24 unités Set Free Σ (Sigma) a été conçu pour s’adapter aux installations de l’école, pour assurer le confort ainsi que la haute efficacité énergétique et la contrôlabilité élevée garanties par Hitachi. Malgré les obstacles, tels que la nécessité de supprimer le plafond suspendu existant, les élèves de North Kellyville K-6 peuvent apprendre confortablement pendant l’été australien.

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