Notion de confort thermique
Fondamental : Température ressentie
Pour bien comprendre l'intérêt du stockage énergétique et de l'utilisation de l'inertie pour utiliser le solaire passif, il est nécessaire d'avoir des notions de la sensation de confort et notamment de la température ressentie dans un local.
Les échanges de chaleur
Le corps peut être considéré comme une machine qui consomme des aliments en guise de combustible. Ce combustible est transformé en énergie, ce qui se traduit par un dégagement de chaleur intense.
Cette chaleur dégagée doit être évacuée au fur et à mesure de sa production.
Les échanges de chaleur avec l'ambiance ont lieu suivant quatre modes :
Conduction : contact avec le sol.
Convection : déplacement d'air entourant le corps.
Évaporation : phénomène de sudation du corps.
Rayonnement : un corps rayonne directement en direction d'un corps plus froid.
Fondamental : Les paramètres de confort
L'état de confort thermique d'une personne dépend de :
Son activité : le métabolisme dépend de l'activité physique il est exprimé en indice « MET ».
Les valeurs de base de cet indice sont relatives à un homme de 70 kg de surface de corps égale à 1,8 m2 avec des corrections ( de poids : +1 W/kg ; physiologiques : femme : -20% et enfants : de -20 à -40%).
Quelques valeurs indicatives grossières : 1 MET correspond à la position assise et vaut 58 W/m²corps, une activité sportive entre 4 et 8 MET, la position couchée : 0,8 MET...)
Son habillement : la vêture influence beaucoup la température et l'humidité ressenties comme confortables. Son influence est évaluée par l'indice « CLO » (pour « clothes »).
Chaque vêtement possède un indice et l'addition de tout ce qui est porté donne l'indice global (ex : tenue estivale autour de 0,5 Clo ; printanière : 1 Clo ; hivernale : 1,5 Clo... avec toutes les nuances possibles ).
L'humidité relative de l'air :
L'humidité relative de l'air indique la proportion de vapeur d'eau contenue dans une masse de 1 kilogramme d'air. Selon la température, l'air peut contenir plus ou moins de vapeur d'eau sans être saturé. Ces valeurs se mesurent grâce au « diagramme de l'air humide ». Ce diagramme est très utilisé pour faire le bilan des systèmes de traitement d'air.
La vitesse de l'air : la notion de courant d'air dépend notamment de la vitesse de l'air ambiant et de sa température.
Si l'air est renouvelé, l'humidité entraînée favorise l'évaporation et lorsque la vitesse d'air est nulle, il n'y a plus d'absorption de l'humidité. De plus, le déplacement d'air accélère les échanges par convection avec les éléments (murs, plafonds, etc.) qui entourent le corps.
Dans les conditions habituelles, cette vitesse doit se situer entre 0,15 et 0,25 m/s pour être agréable. Au-delà de 0,25 m/s, l'individu ressent les courants d'air.
Par exemple, cette vitesse résiduelle conditionne l'emplacement de l'unité intérieure des climatiseurs.
La température de l'air ambiant : elle ne donne qu'une indication de base sur la température ressentie.
Une diminution de la température entraîne une augmentation des échanges, ce qui provoque une sensation de froid.
Inversement, plus l'air est chaud, plus les échanges par convection sont faibles.
La température des parois : elle influe fortement sur la température ressentie car notamment, c'est par rayonnement que les échanges se font entre le corps et les surfaces environnantes lorsqu'ils ont des températures différentes.
Il est donc important de veiller à avoir une température de parois la plus homogène possible et favoriser les températures proches de l'ambiance pour obtenir un bon confort.
Définition : La température opérative de l'air
L'hiver, dans un local vitré ou peu isolé à température ambiante de 20°C, mais avec des températures de parois basses, l'individu à la sensation d'être dans une ambiance froide, alors que dans un local à la même température dont les parois sont isolées, la personne sera dans une ambiance agréable.
Pour caractériser la sensation de confort, il a été défini une température en fonction de la température ambiante et de la température des parois.
Elle s'appelle la [1]t[1]empérature résultante sèche ou température opérative[1] (Trs[2]).
Elle se calcule selon la position de l'individu dans la pièce et son exposition aux différentes parois qui ne seront pas dans l'absolu à température homogène.
Différence entre la température de l'air et la température opérative
La différence entre la température résultante sèche et la température de l'air intérieur dépend de plusieurs facteurs :
les pertes par les parois en contact avec l'extérieur (niveau d'isolation),
les pertes par renouvellement d'air : fentes, ouvertures...ou ventilation,
le système de chauffage utilisé (rayonnement, convection).
