Le contrôle thermique dans les classes est essentiel pour un environnement d’apprentissage idéal

De bonnes conditions thermiques fondées sur des technologies à haut rendement énergétique telles que la ventilation naturelle, la protection solaire et la conception intelligente du bâtiment (pour les mois plus chauds), ainsi qu’un chauffage efficace et réglable (pour les mois plus froids) sont un aspect important à prendre en compte lors de la conception de salles de classe.

Il est de plus en plus communément accepté qu’une température de confort « naturelle » n’existe pas. Les meilleurs résultats en matière de refroidissement et de chauffage peuvent être obtenus en proposant aux occupants des options personnalisées et adaptables comme des fenêtres actionnables personnellement, un contrôle personnel de l’occultation solaire et éventuellement des ventilateurs de bureau et d’autres dispositifs du même ordre. De manière générale, les bâtiments doivent connecter autant que possible les personnes à l’extérieur et les abriter de celui-ci autant que nécessaire¹.

En Europe, tous les pays disposent dans leur législation ou leurs normes de règles concernant la température intérieure minimale dans les salles de classe. Ces exigences minimums varient d’un pays à l’autre et en fonction de la saison. Elles vont de 17 °C à 20 °C. Moins nombreux sont les pays européens qui appliquent des normes pour la température atmosphérique intérieure maximum dans les classes. Là où ces limites existent, elles varient de 22 °C à 29 °C.

Depuis plusieurs décennies, des chercheurs étudient la plage de températures optimale correspondant à de meilleurs résultats d’apprentissage. Zeiler et Boxem (2009)² ont réalisé une étude approfondie afin de démontrer les effets de la qualité thermique dans les écoles sur les résultats d’apprentissage des élèves.

De leur côté, Mendell et Heath (2005)³ ont examiné des données concernant l’effet de la qualité environnementale intérieure sur les résultats et la présence aux cours, alors que Fisk (2017)⁴ a réalisé un examen détaillé de la littérature traitant des problèmes d’aération dans les écoles, de leur impact sur les résultats, la santé et l’absentéisme des élèves.

Ces études ont conclu que, au fur et à mesure que la température et l’humidité augmentent, les élèves signalent un inconfort grandissant alors que leurs niveaux de réussite et d’accomplissement de tâches se détériorent en raison d’une baisse de concentration. Les températures élevées en classe sont également associées à des maux de tête et des problèmes aux yeux, aux oreilles, au nez et à la gorge. Des niveaux élevés d’humidité peuvent conduire à une présence plus importante de moisissures, qui peuvent provoquer ou renforcer toute une série de problèmes de santé.

Solutions de refroidissement

Le refroidissement naturel par ventilation obtenu en ouvrant fenêtres et verrières est un moyen rapide et direct d’influencer l’environnement thermique intérieur. Une fenêtre ouverte crée une plus grande circulation de l’air et, si la température extérieure est inférieure à celle à l’intérieur du bâtiment, la température intérieure va diminuer.

Ce graphique, tiré de l’étude SINPHONIE menée dans 114 écoles de 23 pays européens⁴, indique clairement à quels moments de la journée les fenêtres sont ouvertes. Aucune donnée relative à la ventilation nocturne n’a été présentée.

Même quand la température de l’air extérieur est légèrement plus élevée que celle de l’air intérieur, l’augmentation de la vitesse de l’air due à la meilleure circulation de celui-ci accroît le rafraîchissement du corps.

Une ventilation naturelle en vue de refroidir une pièce peut être obtenue de deux manières – l’aération diurne et l’aération nocturne :

• aérer pendant la journée élimine l’excès de chaleur à l’intérieur du bâtiment en renforçant sensiblement la circulation de l’air ;
• l’aération de nuit refroidit la masse thermique du bâtiment (murs, sols, meubles, etc.) pendant la nuit grâce à l’air frais extérieur. Le lendemain, l’énergie nécessaire au refroidissement du bâtiment est moindre étant donné que la masse thermique a déjà été rafraîchie.

L’orientation de la classe et le contrôle de l’occultation jouent également un rôle important dans la création d’un confort thermique constant. Les grandes fenêtres et verrières peuvent être orientées de manière à laisser entrer un maximum de lumière naturelle pendant les mois d’hiver et, si nécessaire, être occultées à l’aide de systèmes d’occultation amovibles afin de bloquer la lumière du soleil pendant les mois d’été.

Des études sur le terrain montrent que les personnes se trouvant dans des bâtiments aérés naturellement tolèrent des températures plus élevées⁵. Cette réaction du corps s’adaptant à son environnement est appelée confort thermique adaptatif. Une condition préalable à la conception d’un bâtiment en tenant compte du confort thermique adaptatif est que les personnes puissent adapter librement leur tenue vestimentaire et actionner les fenêtres.

La conséquence de cette adaptation est que le confort thermique peut être obtenu dans des climats chauds sans air conditionné, en utilisant l’aération naturelle, l’occultation solaire et une conception intelligente du bâtiment. Dans les pays où les étés sont les plus chauds, des ventilateurs de plafond ou des systèmes de climatisation mécaniques peuvent s’avérer nécessaires en sus de la ventilation naturelle et de l’occultation.

Solutions de chauffage

L’étude Clever Classrooms (2015)⁶ a révélé qu’un meilleur contrôle de la température était atteint en hiver quand les pièces étaient équipées de radiateurs avec contrôles thermostatiques. En revanche, le chauffage par le sol a été associé à un mauvais contrôle de la chaleur dans les classes individuelles en raison du temps de réponse plus long.

L’étude a également recommandé que toutes les méthodes de contrôle de la température dans les classes soient facilement manipulables et aisément accessibles aux enseignants.

Sources

1. D/A: Daylight Matter(s): Health matters
2. Zeiler & Boxem (2009). Effects of thermal activated building systems in schools on thermal comfort in winter. Building and Environment.
3. Mendell and Heath (2005). Do Indoor Pollutants and Thermal Conditions in Schools Influence Student Performance? A Critical Review of the Literature. Indoor Air
4. Fisk (2017) The ventilation problem in schools: literature review. Indoor Air
5. de Dear and Brager (1998). Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference. ASHRAE Transactions
6. Clever Classrooms (2015), Summary report of the HEAD project, University of Salford, Manchester