Confort estival dans les établissements d’enseignement : les brasseurs d’air à la rescousse ?

Notre mémoire collective nous le rappelle : les vacances d’été visaient à permettre aux enfants d’aider leurs parents paysans lors des moissons et vendanges.

Cette situation est encore effective au début du 20e siècle : sous le Front Populaire, en 1938, les congés estivaux sont fixés du 15 juillet au 30 septembre.

Depuis, la société a évolué. Avec la diminution de la paysannerie française, les vacances se concentrent depuis les années 80 sur juillet-août, les mois les plus chauds de l’année.

Pour autant, avec des périodes chaudes qui démarrent parfois en mai pour s’achever en septembre, les établissements d’enseignement sont de plus en plus confrontés à un inconfort thermique qui dégrade les conditions d’apprentissage.

Des bâtiments existants mal adaptés

Il faut attendre l’année 2000, et la réglementation thermique du même nom (RT 2000) pour que le confort d’été soit enfin pris en compte dans la construction neuve.

De fait, les bâtiments construits de l’après-guerre jusqu’au nouveau siècle n’ont pas été conçus pour faire face à cette réalité toute simple : il est plus difficile d’apprendre quand il fait chaud.

Larges vitrages, faibles isolations, peu de protections solaires, orientations rarement optimisées…le cocktail de l’inconfort est composé pour les bâtiments du demi-siècle ayant suivi la 2e guerre mondiale.

Dès lors, quelles solutions deviennent possibles pour améliorer la situation dans les bâtiments existants ?

Des brasseurs d’air pour limiter l’inconfort ?

A l’occasion de rénovations énergétiques globales, en général centrées sur le confort d’hiver, de nombreux établissements scolaires et d’enseignement supérieur profitent de l’opportunité pour améliorer le confort d’été, notamment avec la pose de brise-soleil performants ou de vitrages sélectifs.

Malheureusement, le travail sur le bâti touche rarement l’environnement proche : les cours sont généralement bétonnées, et les classes se situent au cœur d’ilots de chaleur. La végétalisation, facteur évident d’amélioration thermique estivale, avance malheureusement très lentement.

Les solutions actives, comme la climatisation, sont généralement proscrites.

Dans ces conditions, les brasseurs d’air plafonniers, qui ont déjà fait leurs preuves dans les crèches, écoles, collèges, lycées, universités de l’Outre-Mer français, apparaissent comme un outil opérationnel.

Le principal avantage est bien connu : la vitesse d’air amène un gain immédiat du confort thermique ressenti. De nombreux travaux ont été conduits depuis des années pour l’évaluer de façon précise.

Nous présentons régulièrement le tableau issu du Guide de Ventilation Woods, ci-dessous, qui a le mérite de la simplicité.

Figure 1 – diagramme extrait du Guide de Ventilation Woods

Ceci étant posé, les travaux sur le confort thermique estival, présentés dans le Guide ICEB du confort d’été passif, ont avancé au cours des années, et les normes ASHRAE 55 (USA) et EN 16-798 (Europe), permettent désormais d’évaluer assez finement l’impact bénéfique de la vitesse d’air sur les occupants des locaux concernés.

L’outil développé par le Centre de l’Environnement Bâti de l’Université de Berkeley en Californie est d’ailleurs particulièrement bien pensé. Il est accessible ici[i].

Figure 2 – visuel de l’outil de confort thermique de l’Université de Berkeley

La ville de Toulon, un exemple à suivre ?

Dans le Var, la Mairie de Toulon a fait le choix de mettre en place une campagne de tests avec les brasseurs d’air dans certaines de ses écoles, comme le rapporte France Info dans son article du 13 août 2022.

La municipalité a d’ailleurs appliqué une vision large et pertinente pour lutter contre les canicules, intégrant un bouquet de solutions très opérationnelles, venant compléter les brasseurs d’air :

  • Peinture des toitures en blanc, pour favoriser le renvoi vers l’atmosphère des rayons du soleil (l’albédo élevé permet de limiter l’échauffement local),
  • Surventilation nocturne (naturelle, mécanique ou hybride)[ii],
  • Brise-soleils,
  • Filtres anti-UV.

L’objectif de la Ville, comme le précise Erick Mascaro, adjoint en charge des bâtiments scolaires, est de généraliser l’ensemble de ces dispositifs dès le printemps 2023 sur les 84 écoles toulonnaises, en fonction des résultats observés sur les premières classes équipées.

D’autres maîtres d’ouvrage ont d’ailleurs entamé des démarches similaires avec des classes-test : la Région Occitanie, le Département des Bouches-du-Rhône, le Département des Hautes-Pyrénées, le Département de l’Ain, le Département de l’Hérault ainsi que les villes de Nice, Lyon, Grenoble, Toulouse, Montpellier…

Figure 3 – la ville de Toulon vue de la rade

Brasseurs d’air de plafond dans les établissements d’enseignement : quelles limites ?

La première limite est toute simple : le brasseur d’air plafonnier fait gagner une température ressentie qui peut aller jusqu’à 4 degrés en théorie, mais qui dans la pratique dépasse rarement 3 degrés.

Il est généralement reconnu que l’inconfort apparaît dès qu’une température d’air immobile dépasse 28°C. Dans ces conditions, dès que l’on atteint 31 degrés dans une salle, les brasseurs d’air de plafond ne peuvent pas à eux seuls amener la satisfaction des occupants.

Cette situation de dépassement des 31°C à l’intérieur est heureusement assez peu fréquente en France métropolitaine[iii]. Pour autant, le recours à la simulation thermique dynamique (STD) est vivement conseillé pour évaluer le nombre total d’heures d’inconfort résiduel.

Ensuite, dans l’exemple que nous avons traité plus haut avec la Mairie de Toulon, la sécurité physique des élèves a constitué un critère déterminant pour le choix des brasseurs d’air à installer en milieu scolaire.

En effet, certains locaux sont caractérisés par des faibles hauteurs sous plafond (2,50m ou moins), sachant que la norme NF EN CEI 60335-2-80 prévoit une hauteur minimale de 2,30 m sous les pales[iv].

Or, la plupart des brasseurs d’air à pales, comportant des tiges longues, ne sont généralement pas compatibles avec cette norme.

Heureusement, il existe des brasseurs d’air à pales ultra plats ou des brasseurs d’air sans pales[v] qui respectent la norme, et qui par conséquent évitent le risque de blessures des membres supérieurs. C’est le choix qu’a fait la ville qui abrite la principale base navale française.

Un dernier point mérite d’être pris en compte : dans certains lycées et à fortiori dans des collèges, certains élèves turbulents tentent d’utiliser le brasseur d’air comme lance-objet.

Or, les brasseurs d’air sans pales rendent impossible cet « effet de fronde ». Ce point doit être gardé en mémoire pour une implantation réussie.

Figure 4 – Brasseur d’air Exhale dans une salle de classe – collège Gisèle Halimi, Lyon

Conclusion : vers une généralisation des brasseurs d’air dans les locaux d’enseignement ?

La sensibilité à la chaleur a clairement augmenté au cours des dernières années. En parallèle, les perspectives de réchauffement climatique sont particulièrement inquiétantes. L’hypothèse de mise en place de climatisation dans les établissements d’enseignement, taboue aujourd’hui, pourrait évoluer à l’avenir.

Dans tous les cas, le brasseur d’air plafonnier apparaît comme une solution intelligente :

  • sans climatisation, il amène un confort thermique immédiat.
  • avec climatisation, il rend possible l’augmentation de la consigne de l’air conditionné[vi]. Ceci a le mérite de diminuer fortement les consommations d’énergie (environ 10% par degré de consigne gagné).
  • Sur un plan pratique, il est facile à installer, utilise les circuits électriques existants et n’impose pas une intervention sur la structure du bâtiment.

Alors que des restrictions s’annoncent, la question des économies d’énergie est plus que jamais à l’ordre du jour. C’est pourquoi tout converge pour que les brasseurs d’air plafonniers fassent désormais partie du bouquet de solutions incontournables du confort d’été dans les établissements scolaires.

[i] Pour un usage encore plus optimisé, nous vous recommandons d’utiliser un navigateur proposant la traduction automatique en français tel Google Chrome.

[ii] Voir notamment les articles « ventilation intensive naturelle d’été » et « ventilation intensive mécanique d’été ».

[iii]Dans les départements et régions d’Outre-mer où les températures sont globalement plus élevées, les vacances scolaires correspondant également aux périodes les plus chaudes de l’année.

[iv] Voir notre article sur les règles de sécurité liées aux hauteurs de pales.

[v] Brasseurs d’air à pales ultra-plats Samarat ou brasseurs d’air sans pales Exhale

[vi] Ainsi, on peut hausser la consigne de climatisation de 26 à 28°C si la vitesse d’air amène 2 degrés de température ressentie en moins. En outre, le brasseur d’air permet une meilleure répartition de l’air froid, qui a tendance à descendre vers le sol. Enfin, le brasseur d’air de plafond contribue à « couper » les flux directionnels de climatisation, générateurs d’un inconfort très important.

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