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RÉSUMÉ
La modélisation du confort dans les espaces semi-ouverts, aux conditions ambiantes variables et dont l'occupation peut être transitoire, requiert un niveau de détail supérieur à celui généralement utilisé dans le bâtiment. Les approches classiques en régime permanent de type Predictate Mean Vote s'avérèrent inadaptées à de tels environnements et on recourt alors à un modèle transitoire du métabolisme humain. Dans cet article on présente un indicateur de confort basé sur un tel modèle, ainsi que l'influence de la variabilité physiologique sur celui-ci.
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Edouard WALTHER : AREP - Docteur en Energétique, Agrégé de Génie Civil
INTRODUCTION
De nombreuses approches ont été développées afin de quantifier le niveau de confort des individus dans les espaces intérieurs, souvent à des fins de productivité : les premières études du domaine ont consisté à mettre en regard les températures intérieures d’usines et la qualité de la production ou l’absentéisme.
L’application des modèles de confort dans le domaine du bâtiment et de l’aménagement a généralement lieu avant la construction du projet, afin d’évaluer des variantes constructives par rapport à un critère objectif.
Dans certains cas particuliers, la température intérieure de confort peut être déterminée par une méthode empirique. Ainsi, l’approche adaptative de la norme EN 15251 utilisée pour les bâtiments en ventilation naturelle donne une relation linéaire entre température de confort et la moyenne glissante sur un mois de la température extérieure, calibrée à partir de milliers de mesures.
En ambiance intérieure, le plus utilisé des indicateurs est le Predicted Mean Vote de Fanger qui relie le flux (négatif ou positif) auquel est soumis l’individu à la sensation de confort ou d’inconfort. Le lien a été rendu possible par la combinaison d’une approche équationnelle, permettant d’établir le bilan thermique, avec une régression statistique sur le niveau de confort d’un échantillon de quelques milliers de personnes.
Cependant, des travaux récents ont montré les limites de l’approche du Predicted Mean Vote (PMV) qui est calée sur une morphologie masculine et occasionne des décalages importants de la plage de confort selon le genre.
L’approche équationnelle traitée ici est le « two-node model » développé à la fondation J. B. Pierce (aussi appelé « modèle de Pierce ») au courant du XXe siècle.
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5. Conclusion
Nous avons vu que la détermination du confort dans des ambiances aux conditions variables requiert un indicateur adapté, permettant le calcul des réactions métaboliques en régime transitoire.
La vêture joue également un rôle non négligeable dans le bilan thermique et hydrique du corps humain. Ses propriétés de transfert étant fortement variables avec la vitesse du vent, il est nécessaire d’effectuer un calcul avec la vitesse d’air.
Les caractéristiques morphologiques comme le genre, la masse, la taille ont également une influence notable sur l’évaluation numérique du confort par un modèle de type SET. Une variation importante du confort ressenti peut être introduite par la variabilité physiologique, notamment en conditions extérieures où des vitesses d’air élevées et un fort rayonnement solaire peuvent être rencontrés.
Dans cet article, un modèle dynamique du corps humain pour le calcul du confort a été présenté. D’autres modèles existent et peuvent être utilisés, notamment la Physiological Equivalent Temperature (PET) . Celle-ci reprend une grande partie des équations du modèle à deux nœuds présenté ici, ainsi qu’un environnement de référence similaire.
La PET est cependant définie comme la température d’un environnement qui provoquerait les mêmes températures de peau et de noyau que l’environnement étudié.
D’autres modèles plus complexes ont été développés, allant jusqu’à 340 nœuds débouchant sur l’indicateur de confort Universal Thermal Comfort Index (UTCI).
La complexité...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ASHRAE, editor - ASHRAE Handbook Fundamentals – Chapter 6 : Mass Transfer. - American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inch-Pound edition (2009).
-
(2) - ASHRAE, editor - ASHRAE Handbook Fundamentals – Chapter 9 : Thermal comfort. - American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inch-Pound edition (2009).
-
(3) - ASHRAE - Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. - ANSI/ASHRAE addendum b to ANSI/ASHRAE Standard 55-2013 (2013).
-
(4) - ASHRAE - Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. - ASHRAE Standard 55 (2014).
-
(5) - BRAGER (G.), ZHANG (H.), ARENS (E.) - Evolving opportunities for providing thermal comfort. - Building Research & Information, 43(3):274-287 (2015).
-
(6)...
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