VENTilation pour la rénovation des Etablissements sCOLaires
Acronyme : AQACIA 2024- VENTECOL
Programme : AQACIA 2024 - Gérer les pollutions à l’ozone et sectorielles
Mots-clés : Qualité de l'air / Urbanisme / Bâtiment
Contexte : Dans le contexte des objectifs nationaux de réduction des consommations énergétiques et de diminution des émissions de gaz à effet de serre des bâtiments publics, les collectivités (villes, métropoles, départements et régions) sont amenées à questionner les performances des établissements scolaires dont elles ont la charge et, de plus en plus, à procéder à des travaux de rénovation. C’est d’ailleurs dans ce contexte qu’un plan gouvernemental de rénovation de 40 000 écoles primaires publiques a été annoncé en 2023. D’autre part, la période de pandémie associée au covid-19 a mis en exergue l’importance du renouvellement de l’air dans les bâtiments dans la mesure où les personnes passent environ 80 % de leur temps en espaces intérieurs (cette proportion atteignant même 95 % pour les jeunes enfants plus vulnérables aux polluants). Au-delà de cette période singulière, la ventilation de ces établissements joue un rôle majeur dans l’atteinte d’une qualité de l’air satisfaisante comme le prouve la modification fin 2022 du décret n° 2012-14 du 5 janvier 2012 modifié relatif à l’évaluation des moyens d’aération et à la mesure des polluants effectuée au titre de la surveillance de la qualité de l’air intérieur de certains établissements recevant du public. D’autres éléments de contexte doivent être notés à ce stade : Un établissement scolaire comporte plusieurs familles de locaux (salle de classe, sanitaires, locaux administratifs, locaux de restauration, voire potentiellement des locaux dédiés à une activité physique et sportive, etc.) dont les taux d’occupation et les catégories d’occupants (élèves, enseignants, personnels administratifs) sont variés. Il en résulte que, pour ce seul sujet du renouvellement de l’air, le concepteur et le gestionnaire doivent satisfaire à des exigences multiples provenant à la fois du Règlement Sanitaire Départemental Type, du Code du travail et d’exigences fixées par le ministère de l’Education nationale et de la Jeunesse. La conception du renouvellement d’air peut influer sur le confort ressenti (thermique, acoustique, etc.) dans ces différents espaces et est soumise à diverses règlementations associées aux règles de construction (règlementations thermiques et environnementales, règlementation relative à la sécurité en cas d’incendie, etc.). Assurer une qualité de l’air satisfaisante tout en optimisant les performances des bâtiments scolaires en rénovation implique donc par essence une analyse multicritère du bâti existant et des interactions entre les différents lots de travaux , ainsi qu’une étude en coût global intégrant notamment les questions d’ entretien/maintenance . Face à une offre industrielle de systèmes de ventilation variée dans un contexte d’adaptation au changement climatique (qui accroit les risques de dégradation de la santé respiratoire des enfants) et face à des contraintes opérationnelles et financières importantes complexifiant les travaux et où, par ailleurs, l’aération par ouvertures de fenêtres est rendue possible règlementairement, les gestionnaires et maîtres d’ouvrage ont de réelles difficultés à appréhender la définition des travaux de ventilation dans une opération de rénovation globale. Lien avec le contexte réglementaire et les données collectées par les services techniques Soigner la qualité de l'air des espaces dans lesquels les enfants passent la majorité du temps est une préoccupation depuis longtemps. Notamment par la mise en place de plusieurs labels et certifications basés sur des référentiels multicritères, proposant des obligations de résultats ou de moyens. Le contexte réglementaire ne fait que renforcer d'avantage cet enjeu de santé publique. En effet, la réglementation contraint les maîtres d’ouvrages de bâtiments scolaires à relever annuellement plusieurs indicateurs de la qualité de l’air intérieur; Aide à la décision sur le sujet : où en est-on ? Communication avec usagers : On trouve facilement des informations visant à sensibiliser, former et mobilisera les exploitants et usagers aux bons gestes pour améliorer la qualité de l’air intérieur, limiter les transferts de polluants entre l’air extérieur et l’air intérieur ou la propagation des virus (cf. notamment projet Scol-Air, guides Atmo France & AASQA, projet IMPACTAIR). Ces guides sont bien souvent révélateurs de la communication descendante qui s’opère sur le sujet de la qualité d’air dans les écoles. Communication avec MOA : Du fait de l’évolution de la réglementation, des structures proposent leur accompagnement aux MOA de bâtiments scolaires pour les aider à corriger les défauts constatés lors de la prise de mesure réglementaire de polluant. Il existe ainsi un certain nombre de documents à destination des MOA (fiches techniques et guides de conception, conseils généraux sur les installations, REX de projets exemplaires). C’est également le sujet du projet porté par le Pays du Cambrésis et lauréat de l’APR ADEME AACT’AIR 2023 « Création d’un outil d’aide à la décision à destination des élus/usagers pour le choix des installations de ventilation/système d'aération dans les projets de rénovation en ERP (cible école) ». Il est donc admis que la question de la ventilation est transversale, associée aux enjeux énergétiques et de qualité sanitaire et que le choix de la ventilation doit se faire via une étude multicritère. Critères orientant vers un système de ventilation Différents indicateurs liés à la ventilation ont fait l’objet d’études et de mesures. Ces données sont de plus en plus nombreuses, faisant écho à l’accélération réglementaire. Les documents et méthodologies recensés ne font pas suffisamment le lien entre les choix de systèmes de ventilation et tous les critères associés à une rénovation globale ou, à l’instar du projet JUSTAIR, concernent d’autres typologies de bâtiment que les établissements scolaires. D’autre part, ces études ne traitent pas des interactions de la ventilation avec les autres lors de travaux dans le cadre des projets de rénovation globale. Une difficulté principale : l’agrégation des critères. Plusieurs indices existent dont l’indice ICONE qui est une référence commune reconnue. Les partenaires du projet VENTECOL s’appuiera sur d’autres indices comme l’indice TAIL, les travaux de la méthode « QSE » et des review et thèses en cours portées par le CSTB (Cf. Tran, M.T. et al. , 2023).
Description : Structuration du projet Le projet VENTECOL s’articule autour de cinq lots : Lot 1 : Etat des lieux Lot 2 : Construction d'une grille de critères Lot 3 : Evaluation des systèmes au regard de la grille de critères Lot 4 : Construction de l'arbre de décision Lot 5 : Concertation et diffusion Les lots 1 à 3 sont construits sur une même démarche scientifique et technique, à savoir : une première étape d’état de l’art ou de premiers choix sur la base de la connaissance disponible, une seconde étape de consolidation, soit par de la collecte de données de projet instrumentés, soit par des actions de modélisation, etc. Chacun de ces lots sera coordonné par un membre du consortium (CSTB pour les lots 1, 2, 4 et 5 ; CETIAT pour le lot 3). Dans le cas particulier du lot 5, cette coordination scientifique et technique fera l’objet d’un soutien commercial et marketing assuré par le CSTB. Les trois partenaires du consortium (CSTB, Cerema, CETIAT) interviendront sur chacun des cinq lots. Pour le lot 3, le CSTB fera appel, en sous-traitance, à Certivéa pour collecter des retours d’expérience de projets de rénovation de bâtiments scolaires, ainsi que deux bureaux d’études travaillant sur des projets en phase conception, dans deux régions différentes. Description des travaux par lot Lot 1 : Etat des lieux Tâche 1.1 : Etat de l'art (5 mois à partir de T0 + 1 mois) Etat des lieux international de la réglementation, label et certification et aides publiques (référentiels multicritères existants) : A partir de l’état des lieux de la qualité de l’air dans les établissements scolaires, seront identifiés les freins à l’amélioration de cet état et les leviers notamment financiers qui pourraient mis en place. État des lieux de la diffusion de connaissance et de la recherche sur les sujets (rénovation & conception école) au niveau national et international Collecte de données de projets déjà instrumentés (collecte « macro ») : Plusieurs bases de données issues de projets déjà instrumentés seront exploitées pour constituer un socle robuste de connaissance du parc existant. Il s’agit notamment des données de l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur (OQAI), du projet « QSE », du projet « QUARTET » et des données de surveillance de la QAI de certains ERP. Le projet VENTECOL ne prévoit donc pas d’instrumenter des établissements scolaires. Tâche 1.2 : Consolidation complémentaire par réalisation de REX ou études de l’existant (10 mois à partir de T0 + 3 mois) Entretiens avec des MOA et usagers sur des projets de rénovation déjà réalisés (construction de la trame + entretiens) : Une quinzaine d’entretiens avec les usagers sont prévus dans le cadre de ce projet. Le consortium vise à disposer d’au moins un REX de projet (avec au moins 2 entretiens) par typologie de bâtiment (7 typologies au total). Les typologies de bâtiments sans ventilation mécanique sont traitées plus bas. On se concentrera ici sur les 4 typologies de bâtiments avec système mécanique de ventilation (soit environ 8 entretiens). Exploitation de données de la collecte « macro » : Le consortium vise à trouver au moins 3 projets permettant de croiser ces données. Systèmes de ventilation (et combinaison de systèmes) existants : Le consortium s’appuiera en particulier sur le réseau des ressortissants du CETIAT et l’expérience du CSTB en évaluation. Des témoignages et retours d’expériences seront recueillis via des interview pour compléter l'état des lieux. Retour d'expérience sur trois bâtiments sans système de ventilation opérationnel. Retour d'expérience sur les systèmes de ventilation mis en œuvre lors de rénovation ou construction récentes Productions attendues lot 1 : Synthèse état de l'art / REX existants / trame du questionnaire / CR d'entretiens et questionnaires remplis / exploitation des données de la collecte « macro » Lot 2 : Construction d'une grille de critères Tâche 2.1 : Établissement d’une liste pertinente de critères/indicateurs d’évaluation et de recommandations (2 mois à partir de T0 + 7 mois) Liste de critères pertinents pour guider le choix de la solution de ventilation la plus adaptée aux besoins spécifiques de chaque établissement Pour chaque critère retenu, définition des indicateurs associés ainsi que leurs méthodes d’évaluation. Tâche 2.2 Consolidation de la liste de critères (4 mois à partir de T0 + 8 mois) Calibrage du niveau de détail de chaque domaine pour qu’il s’accorde au mieux avec les autres Agrégation des critères Hiérarchisation des critères. Productions attendues du lot 2 : Liste des critères / indicateurs (matrice), méthodes d’évaluation et pondérations Lot 3 : Evaluation des systèmes au regard de la grille de critères Tâche 3.1 : Evaluation des systèmes en fonction des critères définis au lot 2 (2 mois à partir de T0 + 12 mois) Ces évaluations concerneront les différents types de systèmes (simple flux / double flux, centralisé/décentralisé, mécanique/hybride/naturel) ainsi que les différentes stratégies de régulation associées et les éventuels traitements d’air. Cela concernera une dizaine de systèmes. Tâche 3.2 : Consolidation complémentaire par simulation (4 mois à partir de T0 + 14 mois) Dans les cas pour lesquels il est difficile de renseigner la matrice d’évaluation définie au lot 2, des éléments complémentaires pourront être obtenus par le biais de simulations numériques réalisées avec le cœur de calcul MATHIS et son plugin MATHIS-QAI. Sur la base des lots précédents, et à partir d’outils développés par le CSTB, plusieurs dizaines de configurations pourront, le cas échéant, être testées. Productions attendues du lot 3 : Analyse multicritères comparée des solutions techniques envisagées (tâche 3.1) ; livrable spécifique relatif aux simulations numériques (tâche 3.2) Lot 4 : Construction de l'arbre de décision Tâche 4.1 : 1ère version de l'arbre de décision (4 mois à partir de T0 + 18 mois) Il s’agit de construire le logigramme, ou cheminement logique de décision qui, à partir des critères prioritaires, de l’état existant, des enjeux et contraintes exprimées par la MOA, et la « notation » des différentes solutions de ventilation à l’aune de ces critères, permettra de guider le MOA vers la solution la plus pertinente pour son projet. Tâche 4.2 : Confrontation aux REX et MAJ de l’arbre de décision (4 mois à partir de T0 + 21 mois) Les partenaires chercheront à tester l’arbre de décisions, a posteriori, sur au moins 5 opérations réalisées récemment (opérations sourcées à la tâche 1.2). Tâche 4.3 : Suivi d'opérations en conception et MAJ de l’arbre de décision (14 mois à partir de T0 + 21 mois) Il s'agit d'utiliser l’outil sur deux projets en cours de conception. Tâche 4.4 : Développement de l’outil (17 mois à partir de T0 + 18 mois) Une fois l’algorithme prêt, l’interface sera dessinée et l’outil web (page internet) sera développé. Il s’agit de déboucher sur un outil clair et simple d’utilisation par des personnes non sachantes. Productions attendues du lot 4 : Outil web d'arbre de décision Lot 5 : Concertation et diffusion Tâche 5.1 : Consultation du groupe reflet Les réunions de ce groupe reflet seront programmées en fonction de l’avancement des travaux de façon au minimum annuelle, et dans tous les cas avant la livraison de l’outil. Le consortium constituera et animera un groupe pour ce projet. Il pourra s’appuyer en particulier sur des bureaux d’études, maitres d’œuvre et maitres d’ouvrage ; et d'autres organismes intéressés par la rénovation des écoles et la ventilation : DHUP, AQC, AFV, ATMO AURA. D’autres entités seront également invitées : représentants de l’ADEME, membres experts du Club Ventilation, CNOA, ALEC, Cellule Bati Scolaire, fabricants de système de ventilation et syndicat UNICLIMA. Le consortium prévoit d’organiser au moins 5 groupes reflets durant la vie du projet, dont un dédié aux MOA dont les opérations auront servi de support pour la collecte des REX. Tâche 5.2 : Fiches solutions techniques Les fiches de solutions techniques ont pour objectif de présenter de façon synthétique et pédagogique les systèmes qui ont pu être évalués dans le cadre de ce projet. Tâche 5.3 : Fiches REX projets démonstrateur Les projets de rénovation exemplaire identifiés au cours du projet feront l’objet d’une présentation synthétique sous la forme d’une fiche REX, à destination des maîtres d’ouvrage. Tâche 5.4 : Recommandations à l’intention des pouvoirs publics Un REX des principales contraintes freinant les mesures d’amélioration de la qualité de l’air dans les établissements scolaires sera établi. Il permettra également d’identifier des mesures (lois, aides financières) qui permettraient de lever ces freins, pour s’assurer de la transformation des résultats des travaux en impacts concrets. Un document spécifique proposera des recommandations à l’attention des pouvoirs public (pour proposer de faire évoluer la règlementation et de conditionner des aides publiques à des exigences en termes de QAI) et des certificateurs d’ouvrage (pour valoriser la prise en compte de l’arbre décisionnel dans des référentiels). Tâche 5.5 : Diffusion de l'arbre décisionnel et des résultats intermédiaires Le consortium présente une stratégie complète et innovante de valorisation reposant sur les axes de diffusion de l’outil suivants : Réalisation d'une vidéo engageante Rédaction d'articles scientifiques et techniques Parution dans la presse spécialisée Organisation d’un évènement en présentiel à Paris. Organisation d’un webinaire interactif Campagnes d'e-mailing ciblées Publication régulière sur LinkedIn De plus, le coordinateur du projet proposera, via sa direction commerciale et marketing, la création d’une identité visuelle spécifique au projet.
Objectifs et résultats attendus : Le projet VENTECOL a pour objectif principal la mise au point d’un arbre de décision multicritère qui guidera le choix des maîtres d’ouvrage vers la meilleure solution de ventilation pour l’établissement étudié. Le consortium ne propose pas la mise au point ou l’optimisation de systèmes de ventilation mais convient de s’appuyer sur des systèmes existants pour lesquels l’offre industrielle est accessible sur le territoire aux acteurs des chantiers de rénovation pour ce type de bâtiments (Ventilation simple flux, Ventilation double flux centralisée et Ventilation double flux décentralisée). Objectifs scientifiques et techniques Les objectifs scientifiques et techniques du projet résident principalement dans l’ objectivation des indicateurs et critères qui doivent permettre l’établissement de l’ arbre de décision multicritères . Aussi le consortium se fixe les objectifs de définir des critères de QEI associés à des indicateurs robustes et pouvant être agréger , avec une évaluation prenant en compte des données climatiques prospectives. En effet, le consortium souhaite favoriser la résilience des systèmes et des bâtiments, leur adaptation au changement climatique ainsi que leur capacité à s’adapter aux situations de crise (coupure d’électricité en cas de tension sur le réseau, pandémies, pics de pollution extérieur). Ces objectifs qui peuvent apparaître comme théoriques seront bien sûr mis en perspective avec la réalité du terrain dont sera tiré un REX : freins et contraintes opérationnelles, technico-économiques parmi lesquelles les opérations d’entretien et maintenance, les interactions entre lots, etc. Objectifs socioéconomiques et réglementaires L’acte de construire et/ou de rénover s’est globalement complexifié ces dernières années du fait de nouvelles réglementations et de l’émergence de nouveaux enjeux (la qualité environnementale, le bilan carbone, la performance énergétique). Ceci a induit la densification de l’écosystème d’acteurs intervenants dans la programmation et la conception des projets, en particulier les Assistants Maîtres d’Ouvrages (AMO). Cet outil facilitera la montée en compétence de ces acteurs et la communication entre eux sur le sujet de la rénovation et de la ventilation dans les écoles. D’autre part, les obligations réglementaires seront l’un des critères étudié et pris en compte dans l’arbre de décision . Les REX collectés et les retours des acteurs sur le terrain sur la première version de l’outil permettront de faire apparaître clairement si les obligations réglementaires sont vécues comme un frein ou un levier pour un choix optimisé du système de ventilation. Les travaux de VENTECOL pourraient déboucher sur des propositions et des contributions à d’éventuelles évolutions réglementaires (RT existant, RSDT, etc.). Par exemple donner des minimum de moyens et/ou de résultats pour l’obtention des aides du Fond Vert. Sur la base des principales contraintes identifiées freinant les mesures d’amélioration de la QAI, Le consortium s’attachera à proposer des leviers (aides financières, lois…) pour tenter d’amoindrir ces freins pour s’assurer de la transformation des résultats des travaux en impacts concrets . Objectifs environnementaux, et sociétaux Le projet VENTECOL est intrinsèquement porteur d’une démarche environnementale globale dès les premières phases de réflexion, par le fait qu’il contribue à regrouper dans un même outil les principaux enjeux environnementaux (énergie, carbone, confort, qualité de l’air, usage), et les contraintes réglementaires et opérationnelles. Il s’agit in fine de contribuer à favoriser la mise en place de solutions techniques vertueuses d’un point de vue environnemental . Les productions attendues et outils issus du projet seront utilisés pour une meilleure qualité des projets de rénovation de bâtiments scolaires par divers canaux : meilleure qualité des environnements intérieurs, maîtrise durable des consommations d’énergie, meilleure prise en main des équipements pour une utilisation optimisée, changement intégré des pratiques vers plus de sobriété. En outre, les usagers des bâtiments ciblés par le projet sont doublement vecteurs d’un impact environnemental et social positif : Public sensible d’un point de vue sanitaire : la mise en application VENTECOL contribuera à de meilleures conditions sanitaires pour les élèves et enseignants (d’où une diminution des risques d’absentéisme) et de meilleures conditions d’apprentissage. Public de futurs citoyens : sensibilisés, de manière collatérale, au choix de conception des projets de rénovation de leurs établissements, les usagers deviendront vecteurs de l’adoption de comportements pro-écologiques ancrés (économie d’énergie etc.). De plus le consortium participera aux actions de restitution AQACIA des résultats finaux acquis, notamment le colloque de restitution.
Bénéficiaire : CTRE SCIENTIFIQUE TECHNIQUE DU BATIMENT
Localisation : Champs-sur-Marne, Île-de-France, FRANCE
Début : 01/09/2025 — Durée : 36 mois
Budget total : 439301.04 € — Aide ADEME : 262430.5 €
Statut : Suivi du projet