Une mauvaise QAI : une menace sérieuse pour les écoles

Un air intérieur plus propre et plus sain grâce à une ventilation à récupération d’énergie améliore la santé, les fonctions cognitives, la productivité et le bien-être des occupants de l’école.

Les bâtiments scolaires sont extrêmement vulnérables à une mauvaise qualité de l’air intérieur (QAI). Cela est d’autant plus vrai qu’il existe de plus en plus de méthodes d’étanchéité à l’air efficaces sur le plan énergétique, qui non seulement piègent l’air mais aussi de nombreux contaminants générés en interne. La meilleure façon d’améliorer la QAI est d’augmenter la ventilation, mais les systèmes CVC conventionnels gaspillent de l’énergie et entraînent donc des coûts supplémentaires. Comment améliorer la QAI de manière efficace sur le plan énergétique, rentable et durable afin de favoriser la santé et le bien-être des occupants de l’école ? La réponse est une ventilation accrue et équilibrée grâce à des ventilateurs à récupération d’énergie (VRE). Voyons pourquoi.

Le défi : Les bâtiments scolaires menacés par une mauvaise QAI

Les écoles souffrent considérablement d’une mauvaise QAI. L’EPA a déterminé que l’école typique compte environ quatre fois plus d’occupants que les immeubles de bureaux pour la même surface. Cela signifie qu’une plus grande quantité de dioxyde de carbone (CO2) – considéré comme un contaminant de l’air intérieur – est exhalée dans l’air. De plus, l’EPA a constaté qu’environ 50 % des bâtiments scolaires présentent des problèmes liés à une mauvaise QAI.

En outre, les experts s’accordent à dire que la principale voie de transmission du SRAS-CoV-2, le coronavirus responsable du COVID-19, est l’air. Ainsi, en raison de leur forte densité d’occupants, les écoles sont très vulnérables à la propagation de virus aéroportés pouvant entraîner des maladies mortelles. Cela est particulièrement vrai dans les zones de transit des écoles, où la densité des occupants est maximale.

Une QAI insuffisante a de nombreux effets néfastes sur les occupants des écoles

La solution : La ventilation avec récupération d'énergie est le meilleur choix pour améliorer la QAI

Quelle est la meilleure façon de fournir un air plus propre et plus sain à l’intérieur des bâtiments scolaires ? La réponse est une ventilation accrue et équilibrée. Tant que l’air extérieur frais, contrôlé et filtré, entre en quantité suffisante et que l’air intérieur vicié est évacué, les espaces intérieurs bénéficient d’un air de haute qualité. En fait, l’American Lung Association affirme qu’une bonne ventilation est essentielle pour conserver un air frais et sain à l’intérieur.

En outre, pour arrêter la propagation des virus en suspension dans l’air, les autorités compétentes recommandent une approche à plusieurs niveaux, dont l’élément central est une ventilation accrue. Par exemple, les autorités compétentes recommandent une approche à plusieurs niveaux, dont l’élément central est une ventilation accrue :

Les Centres de contrôle et de prévention des maladies (CDC) conseillent d’utiliser plusieurs stratégies d’atténuation, y compris l’amélioration de la ventilation des bâtiments, afin de réduire la propagation de la maladie et le risque d’exposition.
En ce qui concerne les écoles, le CDC déclare : « La ventilation est l’une des composantes du maintien d’environnements sains et constitue une stratégie de prévention importante pour les écoles et les programmes de garde d’enfants.
L’American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) déclare : « La ventilation et la filtration assurées par les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation peuvent réduire la concentration de SARS-CoV-2 dans l’ air et donc le risque de transmission par l’air ».
En ce qui concerne les écoles, l’ASHRAE déclare : « L’effort sous-jacent du concepteur doit être d’atténuer le risque de transmission de pathogènes aéroportés par une combinaison de stratégies, y compris une ventilation accrue, une meilleure filtration, une meilleure distribution de l’air ou l’utilisation d’autres technologies d’épuration ou de traitement de l’air ».

En raison de la forte densité d’occupants, les autorités compétentes sont conscientes du risque que représentent les zones de passage dans les écoles. Des normes, telles que l’augmentation de la ventilation des couloirs de 60 %, sont en cours d’élaboration afin d’augmenter les taux d’air extérieur dans ces lieux de passage et de circulation.

Cependant, l’augmentation des taux de ventilation dans les écoles peut également entraîner une augmentation de la consommation d’énergie et des coûts. Par conséquent, comment améliorer la QAI tout en optimisant l’efficacité énergétique et les économies ? Le meilleur moyen est la ventilation avec récupération d’énergie, qui améliore la QAI tout en maximisant la durabilité.

Les VRE préconditionnent l’air extérieur entrant avec la chaleur et l’humidité de l’air vicié qui serait autrement gaspillé. Cela permet de réduire considérablement les coûts d’énergie et d’équipement. En conséquence, l’EPA déclare que « les VRE offrent d’excellentes possibilités d’économiser de l’énergie, de contrôler l’humidité et de fournir suffisamment d’air extérieur pour favoriser la QAI ».

L'augmentation des taux de ventilation des bâtiments améliore la santé des occupants

Dans la nouvelle normalité post-pandémique, l’accent a été mis sur la nécessité d’améliorer la qualité de l’air intérieur pour préserver la santé des occupants. On peut y parvenir en augmentant les quantités d’air extérieur frais et filtré qui sont ventilées à l’intérieur. Avec des taux de ventilation plus élevés, les aérosols et autres contaminants de l’air intérieur sont continuellement dilués, ce qui réduit l’intensité de l’exposition.

En fait, l ‘ASHRAE a recommandé ce qui suit dans le rapport sur l’état de préparation des bâtiments de son groupe de travail sur les épidémies : « Il est possible que les opérateurs de bâtiments augmentent la ventilation de l’air extérieur de leurs systèmes afin de réduire la recirculation de l’air dans l’espace. Le guide indique que cela devrait être fait, s’il s’agit de la stratégie d’atténuation choisie pour ce système, autant que les conditions du système et/ou de l’espace le permettent ».

En outre, le marché exige désormais des bâtiments plus respectueux de la santé des occupants et de l’environnement. Les normes évoluent pour suivre le mouvement, comme la prochaine section 42P de la norme ASHRAE 62.1 sur l’amélioration de la qualité de l’air intérieur dans les bâtiments commerciaux et institutionnels. Elle est encore en cours d’examen, mais une fois approuvée, elle recommandera d’aller au-delà des exigences minimales en matière de ventilation des bâtiments pour améliorer la QAI.

De plus, plusieurs certifications de construction écologique exigent une ventilation supplémentaire par rapport au code. Il s’agit notamment des certifications suivantes

Leadership in Energy and Environmental Design (LEED): Exige d’augmenter les taux de ventilation d’air extérieur des zones de respiration dans tous les espaces occupés d’au moins 30 % par rapport aux taux minimums requis par la norme ASHRAE 62.1-2007.
WELL: L’élément de ventilation améliorée de la certification WELL exige la mise en œuvre de stratégies de ventilation avancées qui peuvent garantir des niveaux de qualité de l’air plus élevés. Les projets dépassant de 30 % ou de 60 % les taux d’apport d’air extérieur décrits dans la norme ASHRAE 62.1-2010 reçoivent respectivement un ou deux points. Si les niveaux de CO2 sont maintenus à 900 ppm, 750 ppm ou 600 ppm, cela vaut respectivement un, deux ou trois points.

Une mauvaise QAI a de nombreux effets néfastes sur tous les occupants de l’intérieur. Dans le cas particulier des écoles, ces effets sont les suivants

Effets néfastes d’une QAI insuffisante sur les occupants des écoles
Problèmes de santé	Une QAI insuffisante dans les écoles peut provoquer des allergies aiguës, des maux de tête, de la toux, de l’asthme, des irritations cutanées et des difficultés respiratoires, ainsi que des maladies chroniques telles que le cancer, les maladies du foie, les lésions rénales, la défaillance du système nerveux et même la mort prématurée. En fait, l’EPA a constaté que la présence d’humidité et de moisissures augmente de 30 à 50 % le risque d’asthme et d’autres effets néfastes sur la santé respiratoire. En outre, l’EPA a déterminé que les écoles sont particulièrement exposées à un risque de QAI déficiente en raison d’une maintenance insuffisante des installations et des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Le problème est encore plus grave dans les bâtiments anciens qui nécessitent un entretien constant, comme c’est le cas de la majorité des écoles américaines. Ces faits sont alarmants si l’on considère que plus de 55 millions d’écoliers et environ trois millions d’adultes aux États-Unis – soit 20 % de la population du pays – entrent chaque jour dans les écoles du pays. L’enfant moyen passe environ 1 300 heures dans une école chaque année, tandis que les enseignants et les autres employés y passent encore plus de temps. En outre, l’apparition du COVID-19 a posé des problèmes de santé uniques aux occupants des écoles, en particulier du point de vue de la qualité de l’air intérieur. Par exemple, si l’air intérieur n’était pas suffisamment ventilé, les virus en suspension dans l’air pouvaient s’accumuler et provoquer des maladies. Bien que les enfants soient moins susceptibles d’être gravement malades à cause du COVID-19, ils peuvent toujours souffrir des effets à long terme du COVID. En outre, pendant la pandémie, de nombreux écoliers ont manqué ou retardé des rendez-vous de soins préventifs, créant ainsi des problèmes de santé potentiels à long terme. En outre, la pandémie peut avoir aggravé la santé mentale des enfants ou exacerbé des problèmes de santé mentale existants. Comme le SRAS-CoV-2, le virus respiratoire syncytial (VRS) est un autre virus qui se propage par les gouttelettes. Il existe des preuves solides de sa transmission par voie aérienne, de sorte qu’une QAI insuffisante due à un manque de ventilation peut favoriser sa propagation.
Des problèmes amplifiés chez les enfants	Les enfants sont disproportionnellement vulnérables aux effets néfastes de l’inhalation de contaminants de l’air intérieur. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), les enfants respirent plus rapidement que les adultes, ce qui leur permet d’absorber davantage de polluants. De plus, le système immunitaire des enfants est moins développé et constitue donc une défense plus faible.
Troubles cognitifs	La NASA, Harvard et le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) ont déterminé qu’une QAI déficiente peut entraîner des troubles cognitifs dus à l’exposition au_CO2. Cela signifie que toute personne se trouvant à l’intérieur d’un bâtiment scolaire, qu’il s’agisse d’élèves, d’enseignants ou de membres du personnel, est particulièrement exposée en raison de la densité d’occupation plus élevée que la moyenne dans les écoles, et donc de la plus grande quantité de_CO2. En fait, Harvard a constaté qu’en moyenne, les scores cognitifs d’ un participant type chutaient de 21 % avec une augmentation de 400 parties par million (ppm) de_CO2. Une telle augmentation n’est pas difficile à atteindre, car même si la norme de conception pour les niveaux de_CO2 dans la plupart des bâtiments est de 1 000 ppm, le LBNL a constaté que les concentrations moyennes de_CO2 dans les écoles élémentaires de Californie et du Texas étaient supérieures à 1 000 ppm, avec une proportion substantielle dépassant 2 000 ppm.
Diminution des résultats scolaires	L’EPA a déterminé que les facteurs environnementaux négatifs, tels qu’une QAI déficiente, peuvent nuire à la capacité des étudiants à réussir sur le plan scolaire. Plus précisément, l’EPA a constaté que : Lorsque l’environnement scolaire est malsain, ce qui peut se produire en cas de mauvaise ventilation, les enfants peuvent être exposés à des allergènes, à des polluants, à des produits chimiques et à des conditions de classe défavorables, ce qui peut nuire à leurs résultats scolaires. Les enfants vivant dans des classes mal ventilées ont tendance à obtenir de moins bons résultats aux tests standardisés de mathématiques et de lecture que les enfants vivant dans des classes où le taux de ventilation de l’air extérieur est plus élevé.
Augmentation de l’absentéisme	Selon l’EPA, une mauvaise QAI dans les écoles peut entraîner des absences pour cause d’infections respiratoires, de maladies allergiques dues à des contaminants biologiques ou de réactions irritantes aux produits chimiques utilisés dans pratiquement toutes les parties de l’école. Certaines conditions de l’environnement scolaire sont étroitement associées à l’incidence du syndrome des bâtiments malsains (SBS) et aux symptômes de l’asthme, et les maladies liées à l’asthme sont l’une des principales causes d’absentéisme scolaire, représentant plus de 10 millions de jours d’école manqués par an.

Les résultats : Une meilleure QAI améliore la santé, les fonctions cognitives, la productivité et le bien-être des occupants des écoles.

L’amélioration de la qualité de l’air intérieur de manière efficace, rentable et durable grâce à la ventilation par récupération d’énergie présente de nombreux avantages pour les occupants de l’école. Ces avantages sont les suivants

Avantages d’une meilleure QAI pour les occupants des écoles
Une meilleure santé pour les élèves, les enseignants et le personnel	En respirant un air intérieur plus propre et plus sain tout au long de la journée à l’école, les élèves, les enseignants et le personnel connaîtront moins de problèmes de santé à court et à long terme.
Réduction des taux de maladies transmises par l’air, telles que le COVID-19	Un air intérieur plus propre et plus sain peut s’avérer très efficace pour réduire la propagation des virus en suspension dans l’air qui peuvent causer des maladies dangereuses. Par exemple, le CDC a constaté que l’incidence du COVID-19 était inférieure de 39 % dans les écoles où la ventilation avait été améliorée.
Renforcement des fonctions cognitives	En éliminant les contaminants de l’air intérieur, les occupants des écoles peuvent améliorer leur fonction cognitive globale. Une étude de Harvard a montré qu’en moyenne, par rapport à un environnement intérieur présentant une QAI déficiente, les scores cognitifs étaient 61 % plus élevés dans un environnement simulé de bâtiment vert et 101 % plus élevés dans un environnement simulé de bâtiment vert associé à un doublement du taux de ventilation de l’air extérieur de 20 CFM par personne à 40 CFM par personne.
Amélioration des résultats aux tests	L’EPA a constaté que les enfants vivant dans des salles de classe où les taux de ventilation de l’air extérieur sont plus élevés ont obtenu des résultats supérieurs de 14 à 15 % aux tests standardisés par rapport aux enfants vivant dans des salles de classe où les taux de ventilation de l’air extérieur sont plus faibles.
Réduction de l’absentéisme	L’EPA a constaté que l’augmentation des taux de ventilation de l’air extérieur des salles de classe peut réduire l’absentéisme d’environ cinq à dix absences pour 1 000 élèves pour une diminution de 1 000 ppm de la différence entre les niveaux de_CO2 intérieur et extérieur.

En résumé

Les écoles courent un risque énorme de souffrir d’une mauvaise qualité de l’air intérieur. En effet, avec l’augmentation des méthodes d’étanchéité à l’air, la qualité de l’air intérieur se dégrade. En outre, les risques liés à une QAI médiocre n’ont été qu’amplifiés lors de la pandémie de COVID-19, car les conséquences peuvent être gravement préjudiciables à la santé des occupants.

En améliorant la QAI par une ventilation accrue et équilibrée, les avantages pour les occupants de l’école sont nombreux. Il s’agit notamment d’une amélioration de la santé, des fonctions cognitives, de la productivité, du bien-être et de la tranquillité d’esprit, sachant que vous êtes protégé des virus et autres contaminants en suspension dans l’air. Et tout cela peut être réalisé de manière efficace sur le plan énergétique, rentable et durable grâce à la ventilation à récupération d’énergie.