Ecole Tanga

Sommaire

Ecole Tanga

Préambule

Une innovation remarquable pour son époque

L’étude de cas de l’école Tanga, publiée en 2007 et documentant une rénovation réalisée en 2000, représente un témoignage précieux d’une approche innovante de la ventilation scolaire. À une époque où la ventilation mécanique double flux traditionnelle dominait le marché, ce projet a osé explorer une voie alternative : la ventilation hybride combinant tirage naturel par cheminées solaires et assistance mécanique à la demande. Les résultats mesurés témoignent du succès de cette approche pionnière : réduction de 30% de la consommation de chauffage, économie spectaculaire de 96% sur l’électricité de ventilation des classes, et amélioration significative de la qualité de l’air perçue par les occupants. La possibilité offerte aux enseignants de gérer manuellement la ventilation, particulièrement appréciée, démontrait déjà l’importance de l’appropriation humaine des systèmes techniques.

Un contexte technologique et réglementaire transformé

Vingt-cinq ans après cette réalisation, le paysage de la ventilation scolaire a connu une révolution complète. Les exigences réglementaires en matière de qualité de l’air intérieur se sont considérablement durcies : là où l’école Tanga visait à maintenir le CO2 sous 1 000 ppm avec un seuil d’alerte à 1 500 ppm, les normes actuelles en Wallonie imposent un objectif de moins de 800 ppm, soit une réduction de 20 à 40% des seuils acceptables. L’installation de capteurs de CO2 est devenue obligatoire dans les établissements scolaires, avec des critères précis de qualité, de nombre et de positionnement. Cette évolution réglementaire s’accompagne d’une prise de conscience accrue des enjeux de santé publique : les élèves passant près de 90% de leur temps en intérieur, la qualité de l’air qu’ils respirent impacte directement leur santé, leur concentration et leurs performances scolaires.

Parallèlement, les technologies de ventilation ont connu des progrès spectaculaires. Les systèmes double flux modernes atteignent désormais des rendements de récupération de chaleur de 92 à 95%, contre une absence totale de récupération dans le système hybride de Tanga. Cette évolution technologique, combinée à la multiplication par 2,5 des prix de l’énergie depuis 2000, transforme radicalement l’équation économique : la récupération de chaleur, autrefois considérée comme un luxe, est devenue une nécessité incontournable pour maîtriser les coûts de chauffage. Les économies supplémentaires permises par ces systèmes modernes représentent 30 à 40% de réduction additionnelle de la consommation de chauffage par rapport au système Tanga, soit un gain annuel de 5 000 à 6 300 euros pour l’aile B de l’école.

L’avènement de l’intelligence artificielle et de l’IoT

La révolution la plus profonde concerne l’intégration de l’intelligence artificielle et de l’Internet des Objets dans les systèmes de ventilation. Là où l’école Tanga s’appuyait sur des seuils fixes de CO2 et une régulation basique, les systèmes modernes de ventilation à la demande (DCV – Demand-Controlled Ventilation) ajustent en temps réel les débits d’air en fonction de l’occupation réelle et de multiples paramètres de qualité de l’air. Des capteurs IoT multi-paramètres mesurent simultanément le CO2, les composés organiques volatils (COV), les particules fines PM2.5, la température et l’humidité, transmettant ces données vers des algorithmes d’intelligence artificielle qui optimisent automatiquement le fonctionnement du système. Cette approche permet des économies énergétiques supplémentaires de 30 à 50% sur la ventilation tout en garantissant une qualité d’air optimale en permanence.

Le monitoring en temps réel via des tableaux de bord web et mobiles permet aux gestionnaires d’établissements de visualiser instantanément la qualité de l’air dans chaque classe, de recevoir des alertes automatiques en cas de dépassement des seuils, et de bénéficier d’une maintenance prédictive qui anticipe les pannes avant qu’elles ne surviennent. Cette transformation numérique répond aux exigences réglementaires de surveillance continue de la qualité de l’air intérieur tout en facilitant considérablement la gestion quotidienne des installations.

Que ferait-on différemment aujourd’hui ?

Si l’école Tanga devait être rénovée en 2025, la solution optimale serait radicalement différente tout en préservant certains principes appréciés du système original. Un système de VMC double flux à très haut rendement (92-95%) équipé de capteurs IoT et d’une régulation DCV intelligente remplacerait avantageusement la ventilation hybride. Cette solution moderne résoudrait les problèmes identifiés dans l’étude originale : les courants d’air par temps froid grâce à une diffusion optimisée de l’air neuf, le bruit extérieur par un système entièrement clos avec isolation acoustique, et l’absence de filtration par des filtres F7 éliminant les particules fines, pollens et allergènes.

La récupération de chaleur à 92-95% permettrait de réduire la consommation de chauffage de 35 à 40 kWh/m² contre 58 kWh/m² pour le système Tanga, générant des économies annuelles de 5 000 à 6 300 euros pour l’aile B. La conformité aux normes actuelles de CO2 inférieur à 800 ppm serait garantie en permanence, avec un monitoring temps réel démontrant cette conformité aux autorités de tutelle. La possibilité de gestion manuelle, particulièrement appréciée des enseignants dans le système Tanga, serait préservée via des interfaces tactiles dans chaque classe permettant d’ajuster le débit de ±20% tout en maintenant un indicateur visuel de la qualité de l’air.

L’investissement net estimé de 93 000 à 119 000 euros (après aides financières régionales de 20-30%) pour l’aile B de 3 672 m² serait comparable à celui du système hybride de 2000, avec un temps de retour de 15 à 20 ans basé uniquement sur les économies de chauffage. Ce calcul ne tient pas compte des bénéfices considérables en termes de santé des élèves, de conformité réglementaire obligatoire, de confort thermique et acoustique amélioré, et de facilité de maintenance grâce au diagnostic prédictif.

Valeur pédagogique préservée, technologie dépassée

L’étude de cas de l’école Tanga conserve une valeur pédagogique exceptionnelle : elle illustre brillamment une démarche rigoureuse d’évaluation des performances, de mesure du confort, et d’analyse économique. La méthodologie employée, la transparence des résultats et l’honnêteté dans l’identification des points d’amélioration en font une référence intemporelle pour tout projet de rénovation de ventilation scolaire. L’approche participative intégrant la gestion manuelle par les enseignants reste un modèle d’appropriation des systèmes techniques par les usagers.

Cependant, la technologie de ventilation hybride sans récupération de chaleur ni filtration est aujourd’hui obsolète. L’absence de récupération de chaleur représente une perte de 90 à 95% de l’énergie contenue dans l’air extrait, inacceptable dans le contexte actuel de décarbonation et de maîtrise des coûts énergétiques. L’absence de filtration rend le système inapplicable en environnement urbain ou pollué et ne répond pas aux enjeux de santé publique liés aux particules fines et allergènes. Les seuils de CO2 de 1 000 à 1 500 ppm ne sont plus conformes aux normes actuelles exigeant moins de 800 ppm. Enfin, les problèmes de courants d’air par temps froid et de bruit extérieur, identifiés dans l’étude originale, sont aujourd’hui résolus par les systèmes double flux modernes.

Cette étude de cas doit donc être lue comme un témoignage historique d’une innovation remarquable pour son époque, offrant des enseignements méthodologiques précieux, mais ne devant plus servir de référence technique pour les projets de ventilation scolaire en 2025. Les technologies modernes de VMC double flux à très haut rendement, équipées de capteurs IoT et de régulation DCV intelligente, offrent des performances nettement supérieures sur tous les critères : qualité de l’air, confort thermique et acoustique, économies d’énergie, santé des occupants, conformité réglementaire et facilité de maintenance. L’investissement comparable et le temps de retour similaire rendent ces solutions modernes incontournables pour toute rénovation de ventilation scolaire en Wallonie aujourd’hui.

Introduction

La qualité de l’air intérieur est un facteur clé du confort et de la santé dans les établissements scolaires. À l’école Tanga, un système de ventilation hybride a été mis en place, combinant ventilation naturelle, assistance mécanique et cheminées solaires pour assurer un renouvellement efficace de l’air. Ce projet pilote visait à offrir une solution à la fois sobre en énergie, innovante et adaptée au contexte climatique local. Aujourd’hui, plusieurs années après sa mise en service, il est pertinent d’évaluer les performances de ce système, d’identifier les bonnes pratiques observées et de proposer des pistes d’amélioration à la lumière des évolutions technologiques et des retours d’expérience.

Le bâtiment

L’école, située dans une zone suburbaine, se compose de 4 bâtiments de 2 niveaux, pour une surface totale de 9 350 m² :

l’aile A réunit le réfectoire et la cuisine, ainsi que des bureaux.
l’aile B contient principalement des classes.
l’aile C réunit principalement des salles de travail.
l’aile D abrite la salle de sports.

Les bâtiments datent de 1968. Ils ont été partiellement rénovés en 1989 (nouvelles fenêtres) et en 1991 (amélioration de l’isolation thermique). Une nouvelle rénovation a eu lieu en 2000.

Nous nous intéresserons ici particulièrement à l’aile B, d’une surface de 3 672 m². Elle était équipée d’un système de ventilation double flux qui a été remplacé, lors de cette dernière rénovation, par un système de ventilation hybride : une ventilation naturelle avec cheminée solaire, mais assistance d’un ventilateur lorsque nécessaire.

Les caractéristiques thermiques actuelles du bâtiment B :

toiture : 0,12 W/m²K
fenêtres double vitrage : U = 1,76 W/m²K
Murs extérieurs : 0,47 W/m²K

Le système de ventilation

Schéma de fonctionnement de la ventilation hybride dans les classes.

Les classes sont ventilées avec de l’air extérieur. Il est introduit par des grilles en façade (3 ou 4 par classe), et réchauffé dans des conduits circulant au-dessus des convecteurs, avant d’être libéré dans le local. Les grilles de façade sont dessinées et équipées pour éviter l’intrusion de pluie, neige, insectes, etc. Elles peuvent, ainsi que les conduites d’air, être nettoyées facilement manuellement. Les occupants peuvent ouvrir une partie des fenêtres.

Cette ventilation avec de l’air extérieur non filtré est possible grâce à l’environnement suburbain de l’école, sans bruit ou pollution significative.

Convecteur par où l’air est introduit dans les classes.
(Photo Christer Nordström).

L’air est extrait naturellement par des cheminées solaires de 6 m de haut : un vitrage au pied de la souche de cheminée réchauffe l’air extrait ce qui favorise l’effet d’aspiration. Lorsque les conditions extérieures ne sont pas favorables et que le débit d’air extrait naturellement n’est pas suffisant, un ventilateur à fréquence variable permet de compenser.

Photo de la cheminée solaire (photo Christer Nordström) et section transversale.

Il y a une cheminée pour plusieurs classes réparties sur deux niveaux. Lorsque le ventilateur ne fonctionne pas, il est by-passé pour limiter la perte de charge de l’air extrait. Pour obtenir un effet d’aspiration identique aux deux étages, la section d’extraction d’air des classes du premier étage est inférieure à celle des classes du rez-de-chaussée.

Pour éviter les surchauffes, l’éclairage artificiel, de puissance limitée (13 W/m² dans les classes, 8 W/m² dans les couloirs) est géré automatiquement par des détecteurs de présence. Des protections solaires sont prévues mais n’ont pas encore été placées. De plus, un free cooling de nuit peut être organisé en été.

La régulation du système

Les registres d’entrée et d’extraction d’air de chaque classe sont gérés automatiquement en fonction d’une sonde CO₂. Ils commencent à s’ouvrir lorsque la concentration de CO₂ dépasse 1 000 ppm, et sont complètement ouverts au-delà de 1 500 ppm. Le professeur a toujours la possibilité de déroger au mode automatique et d’ouvrir ou de fermer manuellement les registres dans une plage de 50 à 100 % d’ouverture. Pour l’aider dans cette gestion manuelle, une lampe rouge s’allume dans la classe si le niveau de CO₂ dépasse 1 000 ppm.

Le tirage des cheminées est aussi régulé automatiquement en fonction de la différence de température mesurée entre le pied de la souche de cheminée et l’extérieur. Si elle n’est pas suffisante, le ventilateur démarre et le registre du by-pass est fermé.

Une ventilation nocturne est aussi organisée automatiquement en été lorsque la température intérieure dépasse une valeur de consigne.

Les convecteurs sont contrôlés par des vannes thermostatiques.

Le confort

Le confort des classes ventilées naturellement a été évalué par des mesures (température, vitesse d’air, concentration de CO₂…) et par des questionnaires remis aux occupants avant et après rénovation.

Le confort thermique

La température intérieure mesurée pendant un an dans les six classes ventilées naturellement varie entre 20 et 24°C, avec quelques pointes au-dessus de 24°C lorsque la température extérieure est supérieure à 25°C.

L’interrogation des occupants a montré une amélioration du confort, principalement le matin où la température était parfois trop basse, mais une augmentation des courants d’air. Ils apparaissent les jours ensoleillés et froids d’hiver, lorsque les registres sont totalement ouverts pour répondre aux besoins d’une classe remplie.

La qualité de l’air

La concentration de CO₂ est la plupart du temps autour de 1 000 ppm ou en dessous. Elle ne dépasse ce niveau que pour de courtes périodes, et est très rarement au-dessus de 1 500 ppm. D’autre part, le pourcentage d’élèves « souvent gênés par une mauvaise qualité de l’air » a baissé de 25 % avant la rénovation à 16 % après la rénovation.

L’acoustique

La qualité acoustique des bâtiments est jugée comme relativement bonne par les occupants. On note néanmoins une légère augmentation du pourcentage d’occupants « souvent gênés par le bruit » : de 1 % avant rénovation à 5 %. L’amélioration de l’atténuation des bruits extérieurs ne devrait pas être difficile puisqu’il n’y a pour le moment aucun absorbeur de bruit dans les grilles d’entrée d’air des façades.

La gestion

Les membres du personnel apprécient que la ventilation puisse être gérée manuellement, ce qu’ils font souvent.

Les économies d’énergie

Consommation de chauffage

Voici les chiffres de consommation annuelle de chauffage normalisée en kWh/m^² :

Avant rénovation	Prédictions	Mesures après rénovation
85	59	90 …58

Ces deux derniers chiffres appellent à commentaire. La consommation mesurée la première année est supérieure à ce qu’elle sera pendant la vie du bâtiment. En effet, pendant cette première année d’occupation, une ventilation non négligeable est organisée pendant la nuit et les week-ends pour sécher le bâtiment (ouverture complète des registres pendant 10 minutes toutes les heures). Selon les calculs réalisés, une consommation normalisée de 58 kWh/m² devrait être atteinte ensuite.

La réduction des consommations atteinte sera alors de 30 %.

Consommation électrique des ventilateurs

voici les chiffres de consommation annuelle d’électricité pour la ventilation en kWh/m² :

Avant rénovation	Prédictions	Mesures après rénovation
22	17	10

La réduction des consommations atteinte est de 55 %.

Notons que la consommation des ventilateurs du bâtiment B reprend non seulement les ventilateurs des cheminées solaires, mais également les ventilateurs d’un système traditionnel qui ventile les salles de repos, ce qui représente une consommation annuelle de 9,5 kWh/m². Si on ne regarde que les classes équipées maintenant d’un système de ventilation hybride, la consommation des ventilateurs est donc passée de 12,5 à 0,5 kWh/², soit une économie de 96 % !

Rentabilité

Le prix d’investissement et les économies d’énergie réalisées sur le chauffage grâce au système de ventilation hybride utilisé sont du même ordre de grandeur que ceux qui résulteraient du choix d’un système de ventilation traditionnel double flux avec récupérateur de chaleur et simple gestion horaire. Par contre ce système permet une économie conséquente sur les consommations électriques des ventilateurs.

De plus, le système prévu ici peut être géré manuellement, et est plus silencieux qu’une ventilation mécanique. Par contre, le risque de bruits dus à l’environnement extérieur peut représenter un problème.

Le temps de retour calculé sur l’ensemble des investissements est de l’ordre de 17 ans. Mais ce calcul ne tient pas compte du fait qu’un renouvellement était de toute façon nécessaire à cause de la vétusté du matériel, ni de l’amélioration du confort.

Les améliorations à envisager

Pour diminuer encore les consommations …

Un timer devrait être intégré pour limiter la durée de la dérogation manuelle.

Pour améliorer le confort …

Un meilleure adéquation entre la régulation des convecteurs et la température de l’air extérieur introduit dans la classe devrait être mise en place afin d’éviter les courants d’air ponctuels. À terme, il serait souhaitable que la ventilation ne soit pas gérée uniquement en fonction du taux de CO₂ mais également en fonction de la température ambiante.

Enfin, des absorbeurs de bruit devraient être intégrés dans les grilles de prise d’air, surtout pour les classes orientées vers la route.

Conclusion

Le système de ventilation hybride de l’école Tanga représente une approche originale et ambitieuse pour garantir un air intérieur de qualité tout en maîtrisant la consommation énergétique. L’expérience acquise au fil des années montre que l’intégration de technologies passives, comme les cheminées solaires, peut être combinée efficacement à des dispositifs mécaniques pour répondre aux besoins de confort dans le secteur scolaire. Toutefois, l’ajout d’outils de régulation plus avancés, une maintenance bien structurée et une implication active des usagers constituent des leviers essentiels pour améliorer encore les performances. Ce projet reste une référence utile pour d’autres écoles souhaitant adopter des solutions de ventilation durables et intelligentes.

L’expérience de l’école Tanga montre qu’il est possible de ventiler des classes avec un système hybride relativement simple, pour un coût comparable à celui d’un système de ventilation double flux traditionnel. Le confort est assuré et l’économie d’énergie conséquente. Le système est apprécié par les utilisateurs, particulièrement la possibilité de déroger au contrôle automatique.

Remarque : cette feuille a été rédigée sur base des 2 rapports techniques du groupe de travail de l’annexe 35 de l’AIE suivants :

« Pilot study report : Tanga – Falkenberg, Sweden » – Ake Blomsterbers, Asa Wahlstrom, Mats Sandberg, Sweden
http://hybvent.civil.auc.dk/

« Technical report : Hybrid Ventilation and Control Strategies in the Annex 35 – Case Studies » – July 2002 – Soren Aggerholm from Danish Building and Urban Research, Denmark.
http://hybvent.civil.auc.dk/

Une autre publication existe sur le sujet :

« Hybrid Ventilation in the Tanga School »: Asa Wahlstrom, John Rune Nielsen : actes de la conférence « Performance of Exterior Envelopes of Whole Buildings » VIII, Orlando, USA, Décembre 2-7, 2001