air-Q en action : école Kurt-Masur de Leipzig – analyse des causes des problèmes de température en été
Découvrez ici comment l’air-Q peut être utilisé dans une école pour améliorer la qualité de l’air intérieur.
De quoi s’agit-il dans cette mesure ?
Depuis 2019, l’école Kurt-Masur lutte contre des salles de classe surchauffées et une circulation d’air insuffisante, en particulier pendant les mois d’été. Enseignants et enfants rapportent des problèmes de concentration, des maux de tête et un enseignement perturbé. Des problèmes de température surviennent aussi en hiver, avec des salles désagréablement froides en début de semaine. L’objectif du projet est d’améliorer ces conditions et de trouver des solutions durables.
L’école s’est adressée en 2019 au conseil des parents en raison de salles surchauffées et d’une mauvaise qualité de l’air. Parents, enseignants et le service périscolaire ont également confirmé ces problèmes, qui survenaient aussi bien en été qu’en hiver. Un groupe de travail (« AG Hitze », groupe de travail chaleur) a été créé pour trouver des solutions, mais des obstacles tels que les coûts, la planification et la protection incendie ont compliqué les mesures.
En 2024, l’école a commencé à documenter systématiquement les températures des salles et a envoyé les résultats au cabinet d’architectes.
À l’initiative du conseil des parents, air-Q s’est déclaré prêt à réaliser et à évaluer des mesures des paramètres pertinents de l’air intérieur dans des salles prédéfinies. Dans une salle, un petit climatiseur a été exploité en parallèle, la direction de l’école étudiant son installation dans les salles particulièrement touchées comme une solution possible.
Comment la mesure a-t-elle été réalisée ?
Pour analyser la situation, des appareils d’analyse de l’air intérieur de type air-Q light ont été placés dans deux salles de classe du 21.08. au 09.09. Les appareils enregistraient toutes les 2 minutes, outre la pression atmosphérique, la température, la concentration en dioxyde de carbone, l’humidité relative ainsi que la concentration en composés organiques volatils.
Alors que la température permet de saisir le réchauffement des pièces, la mesure de l’humidité, de la concentration en hydrocarbures volatils et du dioxyde de carbone permet de se prononcer sur la perception de la température ambiante, l’intensité du renouvellement d’air obtenu ainsi que sur certains paramètres de base pour évaluer la qualité de l’air.
La mesure de la concentration en dioxyde de carbone permet de déterminer quand la pièce est utilisée et si son accumulation peut être à l’origine d’un malaise, de maux de tête ou de vertiges. La sélection ainsi que la résolution temporelle élevée des valeurs mesurées permettent non seulement de tirer des conclusions sur les charges moyennes liées à ces grandeurs, mais aussi d’avoir un aperçu des liens temporels entre ces grandeurs.
Des données de température extérieure librement accessibles ainsi qu’existantes ont également été utilisées afin de pouvoir interpréter qualitativement l’influence des températures extérieures sur les températures intérieures.
Quels sont les résultats de la mesure ?
Température
- Les températures ambiantes pendant les cours étaient constamment trop élevées (entre 26 °C et plus de 30 °C).
- Les principales causes sont le rayonnement solaire direct sur les façades vitrées et la chaleur dégagée par les personnes et les appareils.
- Un refroidissement nocturne perceptible n’a pas lieu en raison de la forte capacité de stockage thermique du bâtiment.
Qualité de l’air
- Les valeurs de CO2 et l’humidité de l’air sont restées dans une plage acceptable.
- Les concentrations de COV n’ont montré que des pics occasionnels, probablement dus à l’utilisation de la pièce ou aux matériaux qui s’y trouvent.
- Le système de ventilation assure un apport suffisant d’air frais, mais ne refroidit pas activement les pièces.
Les résultats de mesure confirment que les températures élevées constituent la principale contrainte pour le fonctionnement de l’école. Les mesures proposées pour améliorer la ventilation et l’ombrage offrent des solutions à court terme, tandis qu’un éventuel refroidissement actif doit être examiné à plus long terme. La priorité est la mise en œuvre d’un programme de « free cooling » pour une utilisation efficace de l’air extérieur frais la nuit, afin d’obtenir une amélioration durable du climat intérieur.
Fonctions importantes de l’air-Q pour la mesure à l’école Kurt-Masur
Collecte de données complète : l’appareil de mesure air-Q permet de mesurer simultanément plusieurs polluants atmosphériques tels que la température, le dioxyde de carbone (CO2), l’humidité relative et les composés organiques volatils (COV). Deux air-Q light ont été utilisés pour la mesure. La fréquence de mesure élevée (toutes les 2 minutes) permet des analyses précises de l’évolution de la température et de la qualité de l’air.
Flexibilité et facilité d’utilisation : l’air-Q est compact, facile à installer et facile à transporter, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans différentes pièces. Cette flexibilité a permis de collecter des données détaillées dans les différentes salles de classe.
Surveillance en temps réel : la capacité de l’air-Q à transmettre les données de qualité de l’air en temps réel à l’air-Q Cloud permet même aux non-spécialistes d’accéder rapidement aux données, d’identifier rapidement des sources de pollution spécifiques et d’approfondir leur compréhension de la qualité de l’air. Cela peut non seulement sensibiliser à la pollution de l’air intérieur, mais aussi entraîner des changements pratiques dans le quotidien scolaire des enseignants et des enfants, comme une aération plus régulière.
Entretien avec l’école Kurt-Masur
Découvrez des aperçus passionnants dans notre entretien avec la directrice adjointe de l’école Kurt-Masur, Christiane Dubiel, ainsi qu’avec Robert Pohl, ingénieur engagé et compétent, père d’un enfant scolarisé à l’école.
Découvrez-en davantage sur la mesure réalisée à l’école Kurt-Masur avec trois appareils air-Q. L’entretien a été mené en février 2025 et offre des aperçus pratiques et des pistes de solutions, également transposables à d’autres écoles.
Question 1 : Comment expliquer les températures élevées à l’école Kurt-Masur ? Quel rôle joue le climat intérieur pour la concentration et le bien-être des enfants et des enseignants ?
Robert Pohl, ingénieur et père d’un enfant scolarisé à l’école :
Des températures ambiantes élevées et inacceptables sont principalement constatées dans les deux étages supérieurs, côtés est, sud et ouest du bâtiment, ainsi que sur la terrasse du toit. Plusieurs causes peuvent être citées :
1. La surcharge permanente du bâtiment scolaire fait que les deux étages supérieurs doivent être utilisés simultanément, alors que la base de planification du système de ventilation installé ne prévoit la ventilation que d’un seul étage supérieur utilisé, l’étage non utilisé ne devant être ventilé qu’à un niveau minimal. Par ailleurs, d’autres agencements de pièces sont défavorables : les salles de périscolaire, de classe et de récréation utilisées en permanence par les enfants présents se trouvent, pour la plus grande partie, précisément dans ces étages supérieurs et dans exactement les trois parties du bâtiment constamment exposées au soleil. En revanche, la salle des professeurs, la direction de l’école, le secrétariat, les vestiaires, les toilettes ou les salles d’art ou d’atelier utilisées seulement temporairement se trouvent du côté nord du bâtiment, nettement plus frais. Au rez-de-chaussée frais se trouvent la salle d’atelier et quelques salles d’activités périscolaires ainsi que la cantine, donc des pièces utilisées seulement temporairement. La cuisine pour enfants du périscolaire ne dispose d’aucune fenêtre ouvrable.
2. Il n’y a pas d’ombrage efficace, de sorte qu’en raison du fort rayonnement solaire, l’enveloppe du bâtiment se réchauffe dans les trois zones citées malgré l’isolation. En conséquence, la terrasse du toit ne peut par exemple pas être utilisée pendant la journée, même en été, en raison de risques aigus pour la santé liés à un coup de chaleur. Aggravant la situation, les stores destinés à ombrer les façades vitrées se relèvent automatiquement dès qu’un léger courant d’air se fait sentir, et ne contribuent donc, malheureusement, à l’ombrage que très rarement, en cas de calme quasi total du vent. De par leur conception, ils bloquent alors malheureusement aussi toute circulation d’air supplémentaire entre le store et la fenêtre, ce qui contribue au réchauffement.
3. On peut supposer que la régulation du système de ventilation ne fonctionne pas de manière optimale dans le cadre des possibilités architecturales existantes. Un renouvellement d’air au moins suffisant est démontrable, mais aucun refroidissement n’est perceptible, même lorsque la température descend sous 15 °C lors de nuits d’été fraîches.
4. Le bâtiment a été conçu architecturalement de manière à maintenir des hauteurs de plafond plutôt réduites. Conformément à une maison passive, on a opté, pour la ventilation nécessaire, plutôt pour une installation technique que pour de grandes fenêtres ouvrables manuellement.
5. D’un point de vue urbanistique, il faut ajouter que le bâtiment scolaire se trouve dans une zone fortement imperméabilisée de la ville. Les journées chaudes et les nuits tropicales y surviennent donc plus rapidement qu’en périphérie. Le peu de verdure d’accompagnement de rue sous forme d’arbres ombrageants ne peut offrir de fraîcheur perceptible au bâtiment.
Christiane Dubiel, directrice adjointe de l’école :
La chaleur dans le bâtiment persiste même la nuit, de sorte qu’aucun refroidissement n’a lieu dans les salles de classe et les couloirs. Ces températures élevées altèrent considérablement la concentration des enfants et des adultes. De plus, les personnes présentes dans le bâtiment souffrent de maux de tête, de fatigue et d’un malaise général. Des demandes de dispense de l’obligation scolaire en raison de la chaleur dans les salles ont déjà été déposées. La chaleur persistante entraîne une charge accrue pour tous les occupants du bâtiment, ce qui a un impact négatif sur la capacité d’apprentissage et de travail.
Question 2 : Pourquoi les problèmes ne peuvent-ils pas être résolus aussi rapidement que nécessaire ?
Robert Pohl, ingénieur et père d’un enfant scolarisé à l’école :
Dans le cadre des voies hiérarchiques minutieusement ciselées et des responsabilités réparties, il n’existe aucune voie praticable et établie qui, selon les pratiques administratives connues, contribue à résoudre ces problèmes entre la direction de l’école, la direction du périscolaire, le LaSuB (office régional de l’école et de la formation), l’organisme gestionnaire du périscolaire, le propriétaire du bâtiment et l’exploitant du bâtiment, ainsi que des organisations telles que la protection de la santé, la sécurité au travail, le service de la jeunesse ou la caisse d’assurance accidents. La problématique est relativement récente. Compte tenu de la surcharge, du niveau énergétique exigeant du bâtiment en tant que maison passive, ainsi que de l’augmentation significative et croissante du niveau de température estivale, en particulier dans les quartiers densément construits, le réchauffement du bâtiment scolaire doit probablement être évalué aujourd’hui différemment de ce qui était prévisible à l’époque de la planification.
De plus, la ville de Leipzig reste une ville en croissance, avec tous les défis qui y sont liés (capacités financières et humaines, ainsi que gestion des défis du changement climatique).
Au fil des années, plus de 20 mesures de refroidissement ou d’ombrage du bâtiment ont été discutées et mises en œuvre avec un succès seulement limité. Et il régnait une incertitude quant au potentiel, au fonctionnement et à la flexibilité de la technique de ventilation existante.
Christiane Dubiel, directrice adjointe de l’école :
Depuis des années, il existe à l’école un groupe de travail « chaleur » qui a discuté de diverses mesures pour améliorer la situation. Parmi les mesures proposées figurent :
• Plantation d’arbres
• Ombrage de la terrasse du toit et de la cour
• Végétalisation de la façade
• Changement régulier de salle pour les classes
• Visites avec des architectes du climat
• Refus de nouvelles admissions de classes pour éviter la surcharge
• Climatiseurs mobiles dans les salles de classe
• Sensibilisation à la problématique au conseil d’arrondissement
• Pose de film sur les vitres
• Entretiens avec des architectes
Il manque cependant une ouverture d’esprit sur le sujet ainsi qu’une coopération entre les différents services, ce qui entraîne un manque de responsabilités clairement établies et une circulation de l’information réduite.
L’année dernière, la médecin du travail a été sollicitée par le conseil du personnel de l’école. Elle a pris position et a de nouveau demandé de l’aide auprès de différents services. La direction de l’école a ensuite été invitée à obtenir des expertises de la caisse d’assurance accidents et du spécialiste de la sécurité au travail sur le thème « chaleur à la KMS ». Nous attendons désormais encore l’expertise du spécialiste de la sécurité au travail.
Question 3 : Comment se sont déroulées les mesures et quelles salles ont été examinées ? Quels défis particuliers y a-t-il eu lors de la mesure dans cette école ? Pourquoi l’air-Q peut-il aider ici ?
Robert Pohl, ingénieur et père d’un enfant scolarisé à l’école :
Au deuxième étage, un air-Q a été installé simultanément dans deux salles de classe occupées (26 enfants + 2 enseignants), directement à côté de la porte, en face de la façade vitrée orientée à l’est, sur une console, mesurant les paramètres de l’air intérieur à la hauteur de la tête des enfants assis. Ils ont fonctionné pendant 2 semaines chacun. Le défi consistait à obtenir une comparabilité aussi bonne que possible des pièces (orientation dans le bâtiment) et à positionner l’air-Q en sécurité, mais à proximité des enfants et d’une prise électrique.
L’air-Q peut être utilisé ici car, grâce à ses diodes électroluminescentes, il fournit un retour intéressant même pour les enfants, et ne constitue pas seulement un appareil passif. La mesure à haute fréquence toutes les 2 min permet de reconnaître les liens temporels entre les paramètres de l’air intérieur et l’utilisation de la pièce, par exemple la durée d’aération avant le début des cours ou si la pièce a encore été utilisée l’après-midi. Le volume de données à analyser reste néanmoins gérable et représentable de manière pertinente sur des périodes de plusieurs semaines.
La contrainte de proximité (< 2 m) avec une prise électrique peut être surmontée grâce à une batterie externe suffisamment dimensionnée.
Christiane Dubiel, directrice adjointe de l’école :
Comme l’air-Q enregistre/collecte les données numériquement, d’autres données de comparaison (par exemple des mesures des températures extérieures) ont pu être intégrées dans la représentation lors de l’évaluation. Ainsi, en tant qu’école, nous disposons désormais d’une documentation de problématiques jusqu’ici seulement ressenties (salles surchauffées). En parallèle, grâce à la complexité des valeurs mesurées, la qualité de l’air dans les salles a pu être documentée.
Avec l’évaluation écrite des séries de mesures désormais disponible, nous disposons de bases pour d’autres discussions. Les ressentis des personnes utilisant le bâtiment ne peuvent désormais plus être aussi facilement niés.
Question 4 : Les résultats étaient-ils conformes aux attentes ? Y a-t-il eu des surprises ?
Robert Pohl, ingénieur et père d’un enfant scolarisé à l’école :
En ce qui concerne la température ambiante, les mesures confirment malheureusement les conditions ressenties subjectivement et décrites par les élèves, enseignants et parents. À 30 °C de température ambiante, aucun apprentissage concentré ni aucune évaluation représentative des performances n’est possible, ce qui va à l’encontre de la finalité de l’école et du sens de son utilisation. Malheureusement, selon les personnes actives depuis longtemps à l’école, les températures mesurées ne constituent pas seulement un effet temporaire de courte durée, mais peuvent, selon la position des vacances d’été, affecter de manière insoutenable le fonctionnement scolaire pendant deux mois et le périscolaire même pendant les vacances d’été.
Deux résultats sont très surprenants : premièrement, le renouvellement d’air est suffisamment bon, de sorte que même dans une salle de classe pleine, aucune concentration de CO2 significativement fatigante ni concentration insalubre de COV (hydrocarbures volatils, familièrement « odeurs ») n’est constatée. L’humidité de l’air n’est pas non plus critiquable. Il en résulte que le système de ventilation aère suffisamment bien, il n’est pas nécessaire d’ouvrir les fenêtres en permanence — ce qui est une condition nécessaire pour le fonctionnement selon la norme maison passive. La gêne subjective est uniquement due à la température élevée. Deuxièmement, l’aération matinale entraîne un refroidissement perceptible, qui perd cependant pratiquement immédiatement son effet dès la fermeture de la fenêtre au début des cours. Il en résulte que la durée de l’aération manuelle est trop courte pour que non seulement l’air ambiant, mais aussi l’ensemble de la structure du bâtiment puisse être refroidi.
Question 5 : En tant qu’expert de l’air intérieur, avez-vous des conseils pour réduire rapidement les températures ? Quelles mesures immédiates pourraient aider à améliorer à court terme la qualité de l’air intérieur ?
Robert Pohl, ingénieur et père d’un enfant scolarisé à l’école :
L’idéal serait de permettre, chaque fois qu’au printemps, en été et de plus en plus en automne la température extérieure est inférieure à la température ambiante (entre 20 et 22 °C), une aération perceptible avec de l’air extérieur. Il convient pour cela d’utiliser de préférence le système de ventilation existant, afin d’éviter une aération transversale manuelle et seulement limitée. Sous réserve de la disponibilité du personnel, une aération manuelle est immédiatement possible, mais ne doit pas avoir lieu en présence des élèves ou en l’absence de personnel.
À condition que les spécifications soient claires et que la commande soit passée, l’optimisation du système de ventilation est également une solution à court terme prometteuse, qui, complétée par peut-être deux à trois boucles d’itération sur deux ans, est également judicieuse à long terme.
Question 6 : Existe-t-il des mesures constructives ou techniques durables pouvant apporter une solution à long terme ?
Robert Pohl, ingénieur et père d’un enfant scolarisé à l’école :
Des mesures constructives et techniques permettent d’empêcher définitivement et durablement le réchauffement du bâtiment. À condition que les moyens nécessaires soient disponibles et ne fassent pas défaut dans d’autres établissements publics confrontés à des problèmes similaires ou graves, la température pourrait théoriquement être réglée et maintenue à un niveau de confort, par exemple au moyen d’un refroidissement actif, pour lequel l’énergie de l’installation photovoltaïque en toiture récemment installée, d’une puissance nominale de plus de 90 kW, pourrait être utilisée. Un ombrage par végétalisation promet également une solution à long terme. Ces deux mesures entraînent cependant non seulement un besoin d’investissement élevé, mais aussi, en exploitation, un entretien, un soin, une maintenance et une réparation compétents, réguliers et documentés. Face à des conditions cadres en constante évolution, comme par exemple des exigences de ventilation particulières en situation de pandémie ou de longues périodes de sécheresse, les responsabilités doivent également être développées au niveau du personnel, idéalement sur plusieurs établissements. L’avantage serait qu’une adaptation à d’autres établissements puisse ainsi réussir plus facilement et de manière plus ciblée que si chaque établissement développait ses propres structures selon les possibilités et limites existantes.
Christiane Dubiel, directrice adjointe de l’école :
Je suis souvent interpellée par des parents qui se demandent si une école moins fortement surchargée ne pourrait pas atténuer la problématique de la chaleur dans les salles. Je dois malheureusement toujours répondre aux parents que je ne peux pas évaluer cela et que nous ne pouvons pas non plus le vérifier à court terme, car le prochain niveau de première classe comportera de nouveau 5 classes.