2. Méthodologie
2.1. Stratégie d'échantillonnage sur le terrain
2.1.1. Précampagnes - Mesures moyennées
Les campagnes de mesure ont été organisées en 2013 dans 10 établissements scolaires (école primaire, école d’ingénieur, collèges, lycée) avec différents labels énergétiques, livrés depuis au moins 6 mois avant le début des mesures (Tableau 1) pour éviter toute surémission due à un bâtiment neuf.
Les labels HPE (Haute Performance Energétique) et THPE (Très Haute Performance Energétique) correspondent respectivement à une réduction de consommation de 10 et 20 % par rapport une consommation de référence (Cep ref). Le label BBC (Bâtiment Basse Consommation) est donné pour les bâtiment consommant moins de 50 kW/m2/an en énergie primaire (Cep). Les constructions à énergie positive (PEB : Positive Energy Building) fournissent plus d’énergie qu’elles n’en consomment (production
13 d’électricité par panneau solaire, par exemple). Les propriétaires peuvent choisir de certifier leur bâtiment par l’organisme accrédité (CERTIVEA). Cette démarche n’étant pas obligatoire, et coûteuse, certains bâtiments ne sont pas certifiés, même s’ils possèdent des caractéristiques correspondant aux labels ; ils sont notés « équivalent ».
Dans chaque établissement, les mesures ont été réalisées à l’intérieur dans une salle de classe, et à l’extérieur, sur une période de 4,5 jours, une fois en conditions normales d’occupation et une deuxième fois en conditions inoccupées, lors de périodes de vacances scolaires la plupart du temps, afin d’identifier les polluants liés au bâtiment lui-même et ceux liés aux occupants.
Il est à noter que selon le bâtiment, la ventilation était stoppée lors des périodes inoccupées alors que dans d’autres, elle était maintenue (cas notamment du THPE 4, dont la mesure en condition inoccupée a été faite, pour des problèmes organisationnels, hors vacances scolaires). Les dates de réalisation des mesures sont présentées dans le Tableau 2. Pour le THPE 6, les périodes d’accès limitées au bâtiment ont imposé de réaliser la phase d’inoccupation sur 7 jours au lieu des 4,5 jours.
Tableau 1 : Caractéristiques des différents bâtiments étudiés (aU : environnement urbain, S : suburbain, R : rural ; NC : information non communiquée ; conso Cep : consommation en énergie primaire, b Calculée en considérant le volume de la pièce et le nombre d’occupants, en prenant 15 m3 h-1 pour un enfant et 18 m3 h-1 pour un adulte ,c Estimation)
Lieua Type de
bâtiment
Date livraison
Niveau énergétique
Conso Cep
kW/m2/an
Cep ref kW/m2/an
Type de contrôle de la
ventilation
Ventilation requise (m3/h) b
Volume de la pièce
(m3)
Age des élèves (années)
Nombre d’élèves par
classe BBC 1 Alsace/S école
d'ingénieur
sept-12 équivalent BBC 50 50 Niveau CO2 540 256 20-30 30 c
BBC 2 Nord/U collège janv-13 BBC 50 50 Capteur
occupation
465 173 10-15 26
PEB Alsace/R école
maternelle/pri maire
sept-12 énergie positive 44 50 8 :00-11 :30
13 :30-16 :00
NC 215 2-10 25 c
THPE 1 Alsace/U lycée 2009 équivalent THPE
73 NC 6:30-22:00 300 243 15-18 30 c
THPE 2 Nord/U collège févr-11 THPE 133 166 9:00-18:00 540 180 10-15 28 c
THPE 3 Nord/S collège août-11 THPE 70 135 8:00-11:50 /
13:30-15:10 / 15:30-17:15 (sauf mercredi PM)
560 140 10-15 25
THPE 4 Nord/S collège nov-12 THPE 75 164 6:00-18:00
6:00-16:00 (Mer.)
540 162 10-15 22
THPE 5 Nord/S collège nov-12 THPE 90 126 10:00-18:00 555 168 10-15 30
THPE 6 Nord/U collège juin-10 THPE 110 165 8:00-12:00
/ 13:30-17:00 (sauf mercredi PM)
450 152 10-15 28
THPE 7 Alsace/S collège 2009 équivalent THPE
NC NC Niveau CO2 450 200 10-15 30 c
15
Tableau 2 : Dates des mesures dans les différents bâtiments
Campagne occupée Campagne inoccupée BBC 1 11/03-15/03/2013 25/02-02/03/2013 BBC 2 07/10-11/10/2013 21/10-25/10/2013 PEB 13/05-17/05/2013 15/04-19/04/2013 THPE 1 29/04-03/05/2013 22/04-26/04/2013 THPE 2 25/03-29/03/2013 22/04-26/04/2013 THPE 3 08/04-12/04/2013 15/04-19/04/2013 THPE 4 10/06-14/06/2013 17/06-21/06/2013 THPE 5 03/06-07/06/2013 08/07-12/07/2013 THPE 6 05/11-08/11/2013 28/10-04/11/2013 THPE 7 05/11-08/11/2013 21/10-25/10/2013
Le point de mesure à l’extérieur était le plus proche de la salle et les délais entre périodes occupées et inoccupées ont été les plus courts possible pour minimiser les effets de saison (maximum 1 mois de délai).
Les salles de classe étaient la plupart du temps des salles d’enseignement général. La description des salles instrumentées est présentée dans le Tableau 1. Dans les écoles BPE étudiées, les débits de ventilation théoriques sont supérieurs à ceux dans les habitations [45, 46], ce qui est attendu compte tenu du taux d’occupation des salles de classes.
La température, l’humidité relative (RH) et le niveau de CO2 ont été mesurés de façon continue par des sondes portatives, avec un pas de temps de 10 minutes.
O3, NO2, et les COV ont été quantifiés en utilisant des échantillonneurs passifs (Radiello). Les particules (Particulate Matter : PM2.5 and PM10) ont été collectées par prélèvement actif (pompage) sur des filtres. Les taux de ventilation ont été mesurés en début ou fin de semaine par un instrument Swemaflow.
Le choix de ces dispositifs de prélèvements et de mesures a été effectué en fonction du protocole PREBAT, afin que nos mesures puissent éventuellement être intégrées à la base de données associée à ce programme. Néanmoins, l’utilisation de préleveurs Radiello est discutée pour certains polluants comme le NO2 [47], ou les COV [48, 49]. Les incertitudes associées donc à ces mesures auraient pu être réduites en utilisant d’autres moyens d’échantillonnage, mais les résultats de mesures auraient été alors difficilement comparables dans le cadre de PREBAT.
Deux jeux d’instruments, pour les mesures intérieures et extérieures, ont été utilisés et sont présentés dans le Tableau 3.
Les cartouches des échantillonneurs passifs (exposées et blanc-terrain : cartouche non exposée, présente dans la salle de mesure) ont été analysées en laboratoire. Les limites de détection de chaque composé ont été calculées à partir de la moyenne du blanc et de l’écart-type de la mesure. Les analyses des COV ont porté non seulement sur les polluants réglementés (formaldéhyde, benzène), mais également sur ceux proposés par le programme OQAI-BPE. Une analyse détaillée (screening) permettant l’identification des espèces majoritaires présentes dans les différents bâtiments a également été réalisée.
Les résultats des précampagnes sont détaillés dans le paragraphe 3.1 et ont fait l'objet d'une publication (voir Annexe 1). Il est à noter que les mesures de l'acroléine n'ont pas été reportées à cause de biais de quantification qui ont déjà été rapportés par l’ANSES, ce qui nous amène vers une grande prudence quant à la précision de ces résultats.
Type de mesure
Instrument Limite de
détection
Nombre d’instruments Analyse
PM10 microvol 55 µg 1 intérieur / 1 extérieur pesée
PM2,5 microvol 55 µg 1 intérieur / 1 extérieur pesée
COV Radiello
code 145
0,2 µg/m3 2 intérieur / 2 extérieur (+ blanc)
TD (Unity2) – GC -FID/MS
(Markes – Agilent) Carbonylés
COV
Radiello code 165
0,2-0,5 µg/m3 1 intérieur / 1 extérieur (+ blanc)
HPLC-UV (Waters)
NO2 Radiello
code 166
1,5 µg/m3 1 intérieur / 1 extérieur IC (sous-traité par FSM-Italy)
O3 Radiello
code 172
1,9 µg/m3 1 intérieur / 1 extérieur IC (sous-traité par FSM-Italy)
CO2 QTrak sensor 50 ppm 1 intérieur Instantané
(1 point/5 min)
RH, T EasyLog sensor 1 intérieur / 1 extérieur