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4 bâtiments de l’Université américaine reçoivent la certification LEED Gold

Un grand environnement repose sur une multitude de composants, dont la conception de l’espace lui-même n’est pas la moins importante. Idéalement, les bonnes stratégies de conception créent un environnement d’apprentissage dont les contributions à l’enseignement et à l’apprentissage sont positives. Dans de nombreux cas, ces stratégies sont respectueuses de l’environnement et financièrement viables.

La ventilation, la qualité de l’air, le choix de l’éclairage et la priorisation de la lumière naturelle du jour affectent considérablement les performances. La sélection de la conception et la disposition des pièces qui optimisent l’acoustique influencent également les utilisateurs de l’espace.

En plus des aspects techniques, l’objectif global est de concevoir un bâtiment durable et très efficace qui serait également rentable et confortable pour les passagers. Les efforts de l’équipe de conception pour faire ces choix favorisent délibérément un environnement d’apprentissage où les élèves comprennent l’impact de la lumière, de l’air et de l’acoustique travaillant ensemble pour promouvoir des objectifs éducatifs, plutôt que de cacher ces fonctions en arrière-plan.

Air

La qualité de l’air est un élément important de toute activité, mais dans les résultats d’apprentissage, la qualité de l’air peut être considérée comme un indicateur de performance. Une meilleure qualité de l’air conduit à de meilleurs résultats d’apprentissage et à une gestion de crise plus efficace.

La recherche de Harvard en collaboration avec United Technologies a examiné l’impact de la qualité de l’air sur la cognition humaine. Pour tester cela, ils ont fait varier la qualité de l’air et mesuré la capacité de réponse humaine. Ils ont constaté que dans les crises et autres situations nécessitant une réflexion complexe, les performances s’amélioraient avec un air plus pur.

La mauvaise qualité de l’air est particulièrement problématique pour les étudiants qui n’ont pas d’autre choix ailleurs.

Les personnes embauchées tôt dans la conception de l’éducation accordent la priorité aux systèmes de qualité de l’air qui répondent aux exigences des étudiants en dortoirs, appliquant ces connaissances dans la pratique. Les systèmes et équipements d’air conçus pour réduire le stress en augmentant la qualité de l’air entraînent une réduction des coûts d’exploitation qui accompagnent le stress des étudiants, tels que les conseillers et autres programmes de soutien comportemental.

Certaines stratégies de ventilation économisent de l’énergie et offrent une meilleure qualité de l’air. Au début de la conception, l’objectif principal est de trouver le bon CFM qui offre une qualité d’air ciblée.

Lors de la conception pour atteindre un objectif de qualité de l’air de 750 à 800 ppm de CO2, un CFM de ventilation pour la ventilation est généralement plus petit qu’une conception typique, ce qui réduit le coût en capital initial de la construction car le coût de moins d’équipement compense plus que le coût de la technologie de purification de l’air.

Avec des cibles plus agressives, telles que 600 ppm, le coût recommence à augmenter car un équipement plus sophistiqué est nécessaire pour atteindre la cible. Malgré le coût initial plus élevé de l’équipement nécessaire pour atteindre des objectifs inférieurs, il réduit les coûts de main-d’œuvre au fil du temps, ce qui se traduit finalement par des économies. En effet, l’ingestion de moins d’air extérieur réduit les risques associés à l’humidité, aux moisissures, aux insectes, à la fumée, aux fumées ou à d’autres dangers. À mesure que la technologie s’améliore, le coût de l’équipement de surveillance de la qualité de l’air diminue généralement, ce qui rend ce qui était autrefois trop cher soudainement disponible pour les écoles.

Aujourd’hui, les écoles peuvent mesurer et mesurer les COV, les particules (PM2,5), la température, l’humidité et le CO2 à l’aide de 250 appareils muraux muraux qui communiquent avec un smartphone. Plusieurs appareils peuvent être installés dans la salle de classe et l’espace administratif, fournissant une rétroaction instantanée.

Lumière

Après la qualité de l’air, le facteur environnemental le plus important qui influence l’apprentissage est l’éclairage. Historiquement, les gens ont mal compris l’impact cognitif de la lumière, en particulier la lumière du soleil.

La vision est plus que des bâtons et des cônes de la rétine qui aident les gens à percevoir les objets, les relations spatiales et les mouvements. Une protéine appelée mélanopsine, présente dans les cellules ganglionnaires rétiniennes apparemment photosensibles (ipRGC), absorbe la lumière, permettant aux ipRGC de communiquer avec l’hypothalamus pour établir un rythme circadien. Les couleurs vives et l’intensité de l’environnement affectent le cerveau et donc la santé, la vigilance et la concentration.

En classe, l’activité se déroule pendant la journée, la modulation de la lumière est donc moins inquiétante que la nuit, mais l’environnement et les coûts associés à l’utilisation de la lumière naturelle en font toujours un aspect primordial.

Une façon inattendue d’améliorer l’éclairage naturel est le vitrage – une partie critique de l’enveloppe qui est souvent mal comprise. Le vitrage peut être utilisé comme un filtre pour réduire les éléments UV et infrarouges qui apportent de la chaleur mais permettent également à la lumière visible de traverser le filtre. La chaleur (rayonnement) est dans de nombreux cas un facteur plus important que la différence de température, mais le vrai verre peut réduire la chaleur.

Lorsqu’un vitrage de haute qualité avec une transmittance de la lumière visible inférieure à 40 est choisi, il empêche le spectre complet de la lumière de maintenir le cycle circadien naturel. La solution consiste à choisir un verre avec une transmittance de la lumière visible supérieure à 40 ou à être intentionnel quant à la couleur et à l’intensité de la lumière dans la pièce pour recréer les mêmes stimuli. Un bon vitrage est essentiel et implique l’expertise de l’architecture, de la mécanique et de l’électrotechnique pour obtenir les bonnes caractéristiques.

Le verre électrochrome qui passe du foncé au clair pour ramollir l’éblouissement est l’une des innovations dans ce domaine. Bien qu’il s’agisse d’une technologie relativement nouvelle, certains logiciels de modélisation énergétique peuvent modéliser le verre électrochromique. Lorsqu’il fait sombre, l’éclairage doit fonctionner à pleine capacité, mais lorsque le verre est clair, les lumières artificielles peuvent être réduites pour profiter de la lumière naturelle.

Dans l’exemple du projet, l’équipe de conception a collaboré avec les fabricants pour prendre en charge la méthodologie, adaptant le logiciel énergétique pour afficher avec précision les résultats d’éclairage, en particulier dans les salles de classe sur les côtés est et ouest du bâtiment. Cet effort a permis de fixer des priorités pour une allocation efficace du budget.

Perspectives

Selon l’Association of Building Owners and Managers, la facture énergétique moyenne est d’environ 3 $ par mètre carré, la construction d’immobilisations représente un investissement de 30 $ par mètre carré sur 10 ans, et les coûts salariaux et d’exploitation sont d’environ 350 $ par mètre carré.

Malgré ces données, il est difficile d’établir un lien solide entre la performance des bâtiments et le coût au mètre carré car de nombreuses activités qui améliorent l’environnement de construction ne génèrent pas de revenus. Toute amélioration, même un faible pourcentage, est toujours une amélioration en termes de dépenses énergétiques qui n’est plus nécessaire lorsque l’efficacité augmente, de sorte que les chiffres créent un cadre qui mettra en évidence les avantages de la conception durable.

L’une des façons les plus simples d’intégrer des solutions existantes consiste à optimiser la disposition de la classe pour faciliter l’apprentissage. Dans ce domaine, le retour sur investissement pour certaines décisions est facile à comprendre, il devient donc souvent important d’éduquer les décideurs et d’intégrer le commerce, de déconstruire ce qu’ils ont entendu et de le structurer correctement.

Lorsque vous discutez de la disposition optimale, une classe est une unité de base. Le type spatial est souvent plus diversifié dans l’enseignement supérieur, mais peut encore être optimisé pour les performances et l’efficacité énergétique. Les exemples peuvent inclure un ombrage économique sur le côté ouest du bâtiment pour éviter l’éblouissement ou prendre des mesures pour idéaliser l’acoustique de la pièce par la forme et la disposition de la pièce.

L’intégration est un tournant pour le ROI. Les solutions qui ne sont pas intégrées ne donnent jamais en retour. Par exemple, un éblouissement non contrôlé détruit les efforts minutieux pour réussir à allumer la lumière du jour. Les considérations alternatives incluent l’agencement des fenêtres et des lumières, la quantité de verre, l’éclairage et les commandes dans la pièce, la climatisation et tout autre système qui fonctionnent ensemble pour optimiser le confort et la fonctionnalité de l’espace.

Les contraintes budgétaires et les autres contraintes du projet signifient que des compromis seront toujours nécessaires. Un exemple de projet sur la qualité de l’air et l’éclairage circadien comprenait une analyse coûts-avantages de la façon dont l’air de ventilation sera distribué et surveillé dans tout le bâtiment et comment fonctionne la rétroaction. Dans l’exemple du projet, l’objectif de qualité de l’air était de 600 ppm, mais 750 ppm était optimal en termes de coûts d’investissement.

La sélection et la méthodologie des équipements peuvent également avoir un impact majeur sur le budget et les performances. L’équipement élimine ou dilue les polluants atmosphériques pour contrôler discrètement la qualité de l’air dans la pièce, tout en réduisant les factures d’électricité et les coûts de construction. La stratégie d’élimination nécessite une technologie spécifique qui peut nettoyer l’air de la pièce et le renvoyer dans la pièce. La méthode de dilution de l’air propre prend l’air ambiant, le filtre intensivement et pousse l’air filtré dans l’espace en diluant la pollution existante.

Le filtrage naturel de l’air biophile est une autre option: par exemple, un mur naturel dans la salle d’étude d’un dortoir universitaire relie les étudiants à la nature à travers des éléments biophiles, en évacuant simultanément l’air. Cette approche n’est pas seulement esthétique; De plus, selon plusieurs études, il réduit le stress, améliore la cognition et, entre autres avantages, stimule la main-d’œuvre. Cependant, l’approche biophile a des coûts associés.

Principes en pratique

Une concentration délibérée sur la création d’un environnement d’apprentissage confortable, sain et agréable, ainsi que durable sur le plan environnemental, peut avoir un impact majeur sur le résultat final d’un projet.

Un environnement d’apprentissage où les élèves peuvent comprendre ce que sont ces éléments de conception et comment ils fonctionnent ensemble, au lieu de simplement profiter de l’architecture et du design cachés, signifie que le bâtiment lui-même peut devenir un outil d’apprentissage. La conformité aux évaluations de durabilité telles que LEED pour les écoles, WELL et autres est souvent un effet secondaire de la conception visant à optimiser l’apprentissage dans l’espace.

Les projets qui intègrent ces stratégies bénéficient souvent de tous les avantages de ces programmes avec la flexibilité supplémentaire de choisir la carte de notation qui fonctionne le mieux pour la vérification après avoir conçu une installation pour optimiser les performances et l’expérience utilisateur.