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.
L’impact d’une mauvaise qualité de l’air intérieur (QAI) sur les écoles
Les bâtiments scolaires sont extrêmement vulnérables à une mauvaise qualité de l’air intérieur (QAI). Cela est d’autant plus vrai que les méthodes d’étanchéité à l’air à haut rendement énergétique sont de plus en plus nombreuses et qu’elles ne se contentent pas d’emprisonner l’air, mais aussi de nombreux contaminants générés à l’intérieur. 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. Alors, 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 il en est ainsi.
Le défi : pourquoi les écoles sont-elles vulnérables à l’air contaminé ?
Les bâtiments scolaires menacés par une mauvaise QAI
Les bâtiments deviennent de plus en plus étanches à l’air afin d’améliorer leur efficacité énergétique, ce qui a pour conséquence d’augmenter les problèmes de QAI. Il s’agit d’une menace sérieuse – mais qui passe souvent inaperçue – pour la santé, les fonctions cognitives, la productivité et le bien-être général des occupants. Les problèmes de QAI sont d’autant plus préoccupants que les gens passent environ 90 % de leur temps à l’intérieur (95 % pour les personnes âgées). De plus, l’Agence de protection de l’environnement (EPA) a constaté que l’air intérieur peut être deux à cinq fois plus pollué que l’air extérieur.
Densité d’occupation élevée et risques de virus aéroportés
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 en suspension dans l’air qui peuvent entraîner des maladies mortelles. Cela est particulièrement vrai dans les zones de transit des écoles, où la densité des occupants est maximale.
Effets néfastes d’une QAI insuffisante sur les étudiants et le personnel
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 | |
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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 – entrentchaque jour dansles 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 néanmoins 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. À l’instar du SRAS-CoV-2, le virus respiratoire syncytial (VRS) est un autre virus qui se propage par l’intermédiaire de 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. |
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Les problèmes sont 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. |
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Troubles cognitifs |
La NASA, Harvard et le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) ont déterminé qu’une QAI insuffisante 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 typique diminuaient 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. |
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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 :
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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. |
« La ventilation est une composante du maintien d’environnements sains et constitue une stratégie de prévention importante pour les écoles et les programmes de garde d’enfants » – Centre de contrôle et de prévention des maladies (CDC)
La solution : La ventilation à récupération d’énergie (VRE) pour des écoles saines
Respecter les directives du CDC et de l’ASHRAE sur la ventilation des écoles
Quel est le meilleur moyen 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 bénéficieront d’un air de haute qualité. En fait, l’American Lung Association affirme qu’une ventilation adéquate 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’ASHRAE déclare: « La ventilation et la filtration assurées par les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation peuvent réduire la concentration de SRAS-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 débits d’air extérieur dans ces lieux très fréquentés et de passage. 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 en réalisant des économies ? Le meilleur moyen est la ventilation à 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 autrement gaspillé. Cela permet de réduire considérablement les coûts de l’énergie et de l’équipement. Par conséquent, 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 effet, l’ASHRAE a formulé la recommandation suivante dans son rapport intitulé « Epidemic Task Force Building Readiness Report » : « Les exploitants de bâtiments pourraient augmenter la ventilation en air extérieur de leurs systèmes afin de réduire la recirculation de l’air dans les locaux. Les recommandations indiquent que cette mesure doit être mise en œuvre, si elle constitue la stratégie d’atténuation retenue pour ce système, dans la mesure où les conditions du système et/ou des locaux le permettent. » De plus, le marché exige désormais des bâtiments plus respectueux tant de la santé des occupants que de l’environnement. Les normes évoluent pour s’adapter à cette demande, à l’image de la future norme ASHRAE 62.1, section 42P, intitulée « 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 de dépasser les exigences minimales de ventilation des bâtiments afin d’améliorer la qualité de l’air intérieur. De plus, plusieurs certifications de construction durable exigent une ventilation supérieure aux exigences réglementaires. Parmi celles-ci, on peut citer :
- 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 qui dépassent 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.
Résultats : De meilleurs résultats aux tests et un bien-être accru
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. Il s’agit notamment de
| Avantages d’une meilleure QAI pour les occupants des écoles | |
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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. |
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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. |
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Renforcement de la fonction cognitive |
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. |
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Amélioration des résultats des tests |
L’EPA a constaté que les enfants vivant dans des classes où les taux de ventilation de l’air extérieur sont plus élevés ont obtenu des résultats supérieurs de 14 à 15 % lors de tests standardisés par rapport aux enfants vivant dans des classes où les taux de ventilation de l’air extérieur sont plus faibles. |
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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. |
Conclusion : Un air pur et durable pour l’éducation
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 d’une QAI insuffisante ont été 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 des écoles 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.
Pour améliorer la QAI et économiser l’énergie dans votre bâtiment, contactez RenewAire dès aujourd’hui pour spécifier un VRE.
Foire aux questions (FAQ)
Pourquoi la qualité de l’air intérieur est-elle importante dans les établissements scolaires ?
La qualité de l’air intérieur (QAI) est essentielle dans tout bâtiment, mais dans les établissements scolaires, il est crucial de garantir un air sain. Une QAI insuffisante menace directement la santé des élèves et du personnel, d’autant plus que l’air intérieur peut être deux à cinq fois plus pollué que l’air extérieur. Cette situation est d’autant plus préoccupante que l’élève américain moyen passe environ 1 300 heures par an à l’intérieur d’un établissement scolaire, et que le personnel y passe encore plus de temps. Si elle n’est pas traitée, une mauvaise QAI contribue à la transmission de virus, à des troubles cognitifs, à une baisse des résultats scolaires, à une augmentation de l’absentéisme et à des dommages matériels.
L’amélioration de la ventilation grâce aux systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) constitue le moyen le plus efficace d’améliorer la qualité de l’air intérieur (QAI) dans les salles de classe. L’apport continu d’air extérieur 100 % frais et filtré permet de diluer et d’évacuer en permanence les contaminants présents dans l’air intérieur— notamment les composés organiques volatils (COV), l’excès d’humidité, les moisissures, les particules en suspension et l’accumulation de dioxyde de carbone (CO₂) —, remplaçant ainsi l’air vicié afin de préserver la santé des occupants à long terme.
Pour en savoir plus sur l’amélioration de la qualité de l’air dans votre établissement, consultez notre centre de ressources sur la ventilation dans les établissements scolaires, où vous trouverez des livres blancs, des études de cas et des avis d’experts.
Dans quelle mesure la qualité de l’air intérieur influe-t-elle sur les résultats scolaires des élèves ?
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La qualité de l’air intérieur (QAI) peut avoir des effets positifs ou négatifs considérables sur les résultats scolaires. Des études montrent que des concentrations élevées de dioxyde de carbone (CO₂) et une mauvaise ventilation altèrent directement les fonctions cognitives, réduisant la concentration des élèves, leur orientation spatiale, leurs capacités de prise de décision et leurs résultats globaux aux tests standardisés. De plus, des niveaux élevés de CO₂ provoquent somnolence et fatigue, ce qui rend nettement plus difficile pour les élèves d’assimiler les informations et de rester attentifs.
Au-delà des résultats scolaires, une mauvaise qualité de l’air intérieur a des répercussions concrètes sur la santé et le bien-être en général. Une mauvaise qualité de l’air provoque des crises d’asthme, des allergies, des maux de tête et des troubles respiratoires ; des études menées par le secteur établissent même un lien entre une meilleure ventilation des salles de classe et une diminution des troubles du comportement ainsi qu’une baisse du nombre d’orientations vers l’éducation spécialisée.
Une meilleure ventilation des salles de classe peut-elle réduire l’absentéisme des élèves ?
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Oui. L’augmentation du taux de ventilation dans les salles de classe permet de diluer en continu les contaminants présents dans l’air, ce qui contribue à réduire le risque de transmission virale (notamment le COVID-19, la grippe et le VRS) et à diminuer les concentrations de bactéries. L’apport d’air frais et filtré provenant de l’extérieur permet également d’éliminer les allergènes saisonniers, les spores de moisissure et les facteurs déclencheurs de l’asthme avant qu’ils ne puissent se répandre massivement dans la pièce.
Selon les données de l’EPA, l’augmentation des taux de ventilation de l’air extérieur peut réduire l’absentéisme scolaire lié à la maladie de 5 à 10 absences pour 1 000 élèves par an. En assurant un renouvellement d’air propre et continu, les établissements scolaires peuvent mieux protéger la santé des élèves, réduire les absences pour cause de maladie et permettre aux enfants de rester là où ils doivent être : en classe, à apprendre.
Quelles sont les exigences en matière de ventilation dans les établissements scolaires ?
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Les exigences en matière de ventilation des établissements scolaires sont régies par les codes de construction régionaux et locaux, dont la plupart adoptent la norme ASHRAE 62.1— afin de fixer des débits d’air extérieur minimaux obligatoires garantissant un air intérieur sain. Étant donné que les différents espaces — des salles de classe aux gymnases — remplissent des fonctions distinctes et présentent des densités d’occupation variables, les débits de ventilation sont calculés en combinant le nombre d’occupants (CFM/personne) et la surface au sol (CFM/pied carré) :
| Catégorie d’occupation | Taux d’occupation (Rp) en CFM/personne | Taux de surface (Ra) CFM/pied carré | Densité par défaut en personnes/1 000 ft² | Concentration maximale de CO₂ au-dessus de la concentration ambiante ΔCb.1 (ppm) |
|---|---|---|---|---|
| Salles de classe et laboratoires | ||||
| Salles de classe (5 à 8 ans) | 10 | 0,12 | 25 | 600 |
| Salles de classe (à partir de 9 ans) | 10 | 0,12 | 35 | 600 |
| Laboratoires de sciences | 10 | 0,18 | 25 | N.D.* |
| Sport et assemblée | ||||
| Salle de sport, terrain de sport (aire de jeux) | 20 | 0,18 | 7 | 900 |
| Salles de musculation | 20 | 0,06 | 10 | 1 500 |
| Ensemble polyvalent | 7,5 | 0,06 | 100 | 1 200 |
| Espaces communs et d’accompagnement | ||||
| Cafétéria | 7,5 | 0,18 | 100 | 900 |
| Bibliothèques | 5 | 0,12 | 10 | 600 |
| Espaces de bureaux | 5 | 0,06 | 5 | 600 |
| Arts | ||||
| Salle de cours d’arts plastiques | 10 | 0,18 | 20 | N/A* |
| Salle de musique | 10 | 0,06 | 35 | 2 100 |
| Chorale | 10 | 0,06 | 35 | 2 100 |
*Remarque importante relative à la conformité : les espaces marqués « NA » ne peuvent pas bénéficier d’une ventilation à la demande (DCV) basée sur les émissions de CO₂ en raison de sources de contamination non humaines ou de caractéristiques démographiques particulières. Conformément à la section 6.2.6.1.3 de l’ASHRAE, ces zones doivent maintenir en permanence les débits d’air extérieur nominaux prévus.
Pour découvrir comment les systèmes de ventilation sur mesure permettent aux établissements scolaires de se conformer efficacement aux normes ASHRAE 62.1, consultez notre page consacrée aux solutions de ventilation pour les établissements scolaires.
Comment les établissements scolaires peuvent-ils améliorer la ventilation des salles de classe sans faire grimper les coûts énergétiques ?
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Peut-on installer a posteriori des systèmes ERV dans des bâtiments scolaires existants ?
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Oui. Les ERV RenewAire sont conçus pour offrir une flexibilité maximale et peuvent facilement être installés a posteriori dans des établissements scolaires existants, sous forme d’unités intérieures ou de toiture (comme notre ERV HE10, qui offre une plage de débit d’air (CFM) flexible comprise entre 250 et 1 100). Comme les ERV fonctionnent en parfaite harmonie avec les réseaux de conduits et les équipements de chauffage/climatisation centralisés existants, les districts scolaires peuvent mettre en œuvre des améliorations complètes de la qualité de l’air intérieur sans avoir à procéder à des rénovations mécaniques complètes et coûteuses.
Prêt à moderniser le système de ventilation de votre établissement scolaire ? Contactez votre représentant commercial RenewAire local ou adressez-vous à notre équipe d’assistance technique commerciale.