Les 3 conforts
A l’aube du XXe siècle, Jules Ferry a non seulement porté une nouvelle ambition pédagogique pour l’éducation des enfants français, mais il l’a également incarnée dans une vision architecturale et bâtimentaire à travers la construction d’écoles qui portent encore aujourd’hui son nom et pour lesquelles il avait édité un guide de prescriptions détaillées dès 1880 : le règlement pour la construction et l’ameublement des maisons d’école.
Cents ans plus tard, au sein de ces mêmes écoles, les professeurs désespérés recouvrent les fenêtres de couvertures de survie quand ils ne sont pas en train de se battre pour le seul ventilateur disponible. Que s’est-il passé en un peu plus d’un siècle d’architecture scolaire ? Alors que la dérégulation du climat s’accélère à une vitesse folle, comment adapter en urgence les lieux clés de la cité ?
NP2F travaille depuis plus de deux ans sur le projet des écoles de Romainville, soit la première rénovation globale d’écoles en site occupé à Paris. Celle-ci comprend des travaux de rénovation visant à améliorer les conforts. Nous pouvons considérer, en effet, trois types de conforts : celui de l’accessibilité universelle qui entend rendre les écoles accessibles pour tous et pour tous les handicaps, celui dit « d’usage », en lien avec l’évolution des pédagogies et de la société, qui inclut l’objectif de dégenrer les espaces, tout particulièrement les cours de récréation – moins de foot et plus d’espaces véritablement partagés -, qui s’additionne avec l’enjeu de dé-bitumisation – les fameuses cours oasis. Enfin, le troisième confort, le confort thermique qui s’amorce dans les cours avec la végétalisation et la recherche d’îlots de fraîcheur, avant de s’adresser au défi de la thermique des bâtiments dont le sujet principal est son amélioration dans un contexte patrimonial d’écoles témoins d’une époque et d’une forte action politique d’Etat mise en place au début du XXe sous Jules Ferry.
Les écoles dites de Romainville, sont un groupe scolaire situé rue de Romainville dans le 19e arrondissement de Paris, regroupant 2 écoles élémentaires et une école maternelle accueillant au total 600 enfants. Les bâtiments sont inscrits dans une topographie particulière, posant un pied dans le boulevard des maréchaux en face de l’hôpital Robert Debré et un second dans la rue de Romainville avec plus de 10m d’écart entre les deux altimétries. Les édifices sont positionnés en escaliers dans cette topographie, chacun avec sa propre cour. Les bâtiments principaux des deux élémentaires sont orientées est-ouest alors que la maternelle est orientée nord-sud. Ces derniers ont été construits en deux temps, un premier bâtiment en 1910 lors de la première vague de construction des écoles dites Jules Ferry, suivant avec précisions le cahier de prescriptions mis en place à l’époque. Au sujet de la thermique notamment, Ferry prônant la ventilation naturelle, le balayage d’air entre les façades Est et Ouest au travers d’impostes vitrées installées sur le mur séparant les salles de classe du couloir.
A l’occasion de la lecture attentive de ce règlement retrouvé, nous avons été étonnés de découvrir que Ferry préconisait de ne pas chauffer les salles de classe, toutes dotées d’un poêle, au-dessus de 16 degrés l’hiver.
Les deux autres bâtiments datent des années 1930 ; ils suivent les prescriptions Jules Ferry, mais déjà en les dégradant : perte du poste vitré entre la salle de classe et le couloir, le balayage d’air, extrêmement efficace, est perdu en 20 ans. Au global, ces bâtiments classiques du début du XXe, en briques et en meulières, possèdent des qualités intrinsèques d’isolation et d’inertie portés par les matériaux eux-mêmes. En revanche, nous n’y trouvons aucun isolant complémentaire, aucune protection solaire … hormis la ventilation naturelle, la question du confort d’été n’est pas traitée.
Extrait
Extrait du cahier des prescriptions de Jules Ferry, 1882
100 ans plus tard, le rapport au confort a changé, le climat a changé. La question architecturale de la construction d’un bâtiment qui reçoit du public, et particulièrement des enfants, a donc elle aussi changé. Et celle-ci se pose avec encore plus d’acuité et d’urgence que le Paris par 50° n’est plus une projection alarmiste mais une réalité dont nous avons vécu les conséquences très concrètes en cette fin du mois de juin. Malgré l’engagement de la municipalité de transformer la ville, face à ces épisodes inédits, force est de constater que la rénovation du bâti devient un enjeu de vie et qu’il va falloir accélérer.
L’hiver
La question du confort d’hiver pose une autre question sous-jacente à celle de la vie dans les bâtiments qui est celle de l’énergie, de son coût et de son mode de production, et ce d’autant plus suite aux crises récentes, notamment la guerre en Ukraine. Peut-on aller encore plus loin que Ferry, et considérer qu’il n’est pas nécessaire de chauffer une école ?
C’est l’une des thématiques que nous investiguons depuis plusieurs années chez NP2F, avec notamment la construction d’un bâtiment démonstrateur à Bordeaux, un bâtiment sportif qui n’est pas chauffé sur plus de 70% de sa surface. Nous sommes partis du postulat que le sport est une pratique qui se passe à l’extérieur, et qu’il n’y avait donc pas de nécessité à l’évolution que nous constatons en lien avec un plus grand confort d’usage des sportifs, vers des boîtes isolées, chauffées et climatisées de type gymnase. Nous avons donc proposé de revenir à un rapport plus primitif, plus essentiel, aux conditions de l’exercice physique pour une conception bioclimatique n’intégrant pas uniquement les paramètres de construction et d’exploitation, mais les usages eux-mêmes. Nous avons donc choisi de retirer les façades du bâtiment, supprimant ainsi également le besoin de désenfumage, de chauffage, du potentiel rafraîchissement, et entraînant un gain carbone sur le poids du bâtiment dans sa construction, dans ses matériaux ainsi que sur toute sa durée de vie. Les façades ont été remplacées par des filets coupe-vent amovibles qui permettent de laisser respirer le bâtiment naturellement l’été et de le protéger, l’hiver, des courants d’air glacial quand ils sont en position fermé. Après 4 ans d’exploitation, la pratique sportive et le confort des usagers ne sont en rien impactés par ces conditions spatiales.
Schéma de principe du fonctionnement bioclimatique du projet de l’UCPA Sport Station à Bordeaux, NP2F
UCPA Sports Station Bordeaux
Cathédrale des sports de bordeaux, 900,000 kWh/an économisé, 56% de moins qu’un gymnase standard de taille équivalente
Pour Romainville, nous avons adopté la même démarche. Pour ce qui est des espaces d’enseignement et d’accueil des enfants sur le temps long, il était évident que nous devions les chauffer. En revanche, la question nous a semblée plus ouverte dans les couloirs, les espaces d’accueil et les escaliers, c’est-à-dire, là où les corps sont en mouvement et où l’on se trouve couvert comme à l’extérieur.
A l’image de Jules Ferry qui préconisait de maintenir une température moyenne entre 14 et 16°c en hiver dans les salles de classes, la Ville de Paris nous a donné comme température d’objectif, le fait de ne pas descendre en dessous de 14 degrés dans les couloirs et les escaliers en hiver. Nous avons donc testé le meilleur positionnement de l’isolant dans le bâtiment de façon à comprendre, grâce aux simulations STD, comment se comporterait celui-ci selon différents scénarios.
Schéma comparatif du positionnement de l’isolant, groupe scolaire Romainville, NP2F
En haut à droite : façades isolées sans chauffage du couloir (S1)
En haut à gauche : cloison séparatrice isolée sans chauffage du couloir (S2)
En bas à gauche : isolation répartie sans chauffage du couloir (S3)
En bas à droite : façades isolées avec chauffage du couloir (S4)
Il est apparu que l’isolation des deux murs extérieurs couplés au fait de ne pas mettre d’isolant entre la salle de classe et le couloir était la meilleure solution car cela permet de se protéger au maximum du froid de l’extérieur et de laisser rayonner le chauffage de la salle de classe vers les couloirs – d’accepter le pont thermique. Malgré cette stratégie optimisée, il est ressorti des calculs que quelques jours dans l’année, la température passerait sous les 14 degrés, nous amenant à décider de séparer les systèmes de réseaux de chauffage des classes et des couloirs afin de pouvoir chauffer les salles de classe comme il se doit durant l’hiver et de chauffer les couloirs de façon parcimonieuse.
Le projet prévoit par ailleurs, de changer le système de chauffage passant de chaudières au gaz vétustes au réseau de chauffage urbain CPCU pour les trois écoles. L’objectif global est un gain énergétique de 981 576 kWhEF/an à 392 631 kWhEF/an, soit environ -60 %.
Schéma présentant l’évolution des températures en hiver dans les couloirs du groupe scolaire selon la position de l’isolant, groupe scolaire Romainville, NP2F
L’été
Si la question du confort d’hiver était déjà d’actualité aux siècles passés, celle du confort d’été est beaucoup plus récente – Jules Ferry n’en fait aucune mention dans son règlement ! Face aux crises caniculaires de plus en plus fréquentes et intenses, nous l’avons vu émerger depuis quelques années dans la pratique architecturale en France et plus largement en Europe sous l’impulsion de villes engagées, tout particulièrement Paris. Le confort d’été intègre tant les sujets de rafraîchissement, de ventilation, que l’enjeu de protection du soleil par la conception bioclimatique ou des dispositifs spécifiques.
En ce qui concerne les écoles de Romainville, le confort d’été est abordé via la conjonction de 4 dispositifs : l’isolation thermique intérieure en laine de bois (qui protège du froid mais participe également d’une protection efficace contre la chaleur) couplée au changement de toutes les fenêtres, la pose de stores extérieurs amovibles, la ventilation nocturne (free cooling) et la pose de brasseurs d’air.
Schéma présentant l’évolution des façades en intégrant les dispositifs d’isolant et de protection solaire extérieure, NP2F
Nous avions déjà testé cette combinaison au sein de l’Institut Méditerranéen de la Ville et des Territoires, à Marseille, construisant cette nouvelle école sans climatisation et sans couloirs intérieurs, avec un retour d’expérience extrêmement positif face à un climat méditerranéen qui nous avait amené à d’ores et déjà prendre en compte des modèles de calcul caniculaire.
En effet, ce dispositif est le résultat d’analyses basées sur des méthodes de calcul du confort d’été plus évoluées que celles qui s’attachent simplement à mesurer les paramètres classiques tels que la température. La question du confort et du ressenti des corps est plus complexe que l’adjonction de critères objectifs. Les brasseurs d’air installés dans les écoles de Romainville vont permettre de faire baisser la température ressentie de 3 degrés l’été. Si nous étions restés sur les méthodes de calcul traditionnelles, nous aurions pu attendre les critères attendus sans les brasseurs d’air. Toutefois, dès lors que vous intégrez des paramètres supplémentaires comme l’humidité ou l’inertie des matériaux qui participent activement à l’habitabilité du bâtiment, les projections deviennent plus exigeantes.
Tableau comparatif présentant l’inconfort ressenti en été par les utilisateurs selon la vitesse des brasseurs d’air dans les salles de classe, groupe scolaire Romainville, NP2F
Ces modèles différents faisaient ressortir un inconfort auquel nous avons choisi de répondre avec l’ajout de grands brasseurs d’air dans tous les espaces de vie de l’école.
Nous sommes partis d’un projet que nous voulions en tous points exemplaire : la première rénovation globale en site occupée qui répond à tous les objectifs actuels en termes de confort (Plan climat, PLU bioclimatique, decret tertiaire objectif 2025, plus de 20% de production ENR). Alors que les travaux battaient leur plein, nous faisions face à une canicule, qui, si elle était prévisible n’en a pas moins été une véritable prise de conscience collective sur la réalité d’un Paris à 50 degrés. Car, alors que le climat se dérégule à une vitesse inédite, des bâtiments qui avaient pu rester pertinents pendant plus d’un siècle, menacent de ringardiser un projet pensé il y a quelques mois, en quelques jours à peine. Comment dès lors adapter nos pratiques ? Quels modèles de calcul adopter ? Comment décliner la méthode au plus vite pour répondre à l’urgence ?
Pour les écoles de Romainville, nous avons donc repris les études afin de vérifier si notre projet était à la hauteur de la démultiplication des crises et s’assurer que les bâtiments publics puissent devenir de véritables refuges, peut-être même au-delà des temps scolaires, pour l’ensemble du quartier, pour l’ensemble des usagers et cela, pour les décennies à venir.
Vue d’une salle de classe transformée, groupe scolaire Romainville, NP2F
L’architecte et la question de la composition architecturale ont aujourd’hui une immense responsabilité dans l’acte de projet lié à la transformation. En effet au-delà de l’aspect technique et scientifique poussant les curseurs de confort au maximum, la transformation des façades de bâtiments patrimoniaux est une question majeure, mais il faut coute que coute tenir la beauté de la ville ! La fenêtre par exemple, changée, n’est plus positionnée au centre des éléments structuraux mais alignée parfaitement à l’isolant ce qui induit des raccords transformant l’image des bâtiments. Les stores, leurs matières, leurs teintes (leurs albedos) sont également des éléments faisant largement évoluer les façades existantes. Enfin les brasseurs d’air renverront forcément les pièces vers une esthétique du nécessaire plutôt qu’une image ornementée et composée – ceci pour le bien commun.
