I-2-2-Facteur physique
La chaleur produite à l'intérieur du corps
humain nécessite un équilibre thermique avec son environnement ;
le facteur physique regroupe les interactions thermiques entre le corps humain
et son environnement ceci dans l'objectif de garder de manière
permanente la
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température corporelle à 37 degrés
Celsius par conséquent assuré le bon fonctionnement des organes
vitaux internes : il s'agit de l'homéostasie. L'être humain est
considéré donc comme étant une machine thermodynamique ou
la surface cutanée de la peau représente l'enveloppe et permet
les échanges avec l'extérieur, à savoir l'environnement
immédiat via différents modes d'échanges (convection,
rayonnement, évaporation, respiration ou autres), les
déperditions seront égales à la création de chaleur
dû à l'activité métabolique [12]. Si la chaleur
produite dans le corps dépasse celle perdue à l'environnement, le
corps se réchauffe et sa température interne
s'élève et dans le cas inverse il se refroidit avec un
abaissement de sa température interne.
Figure 1 : L'interaction thermique entre le corps humain et
son environnement [12].
Le bilan thermique entre l'homme et l'environnement est
exprimé par J.C. Deval [13] de la manière suivante, en
comptabilisant les contributions de la production interne de chaleur, des
échanges rayonnants convectif, évaporatoire et respiratoire.
S = H + Erad + Econv + Econd + Edif + Esw + Eres +
Cres (1)
S : stockage dans l'organisme (w/m2)
H : production de chaleur interne (w/m2)
Econd : échange par conduction(w)
Econv : échange par convection(w)
Erad : échange par rayonnement (w)
Esw : échange par évaporation de la sueur (w)
Eres : Taux de perte de chaleur par évaporation
respiratoire, W/m2.
Edif : échange par diffusion de la vapeur d'eau (w)
Cres : échange par convection respiratoire : respiration
sèche (w).
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I-2-3-Facteur psychologique
Cet aspect concerne la sensation et comportement de l'individu
dans un environnement thermique. Elle diffère d'un individu a un autre,
elle dépend de l'expérience sensorielle et ne peut pas être
basée uniquement sur la physique et la physiologie. [14]
Une personne exposée à un environnement
extérieur chaud et qui est amenée vers un local plus frais par
exemple, peut exprimer une satisfaction et un confort envers son environnement
alors que son équilibre thermique n'est pas encore atteint.
En 2012, Mazari parle de l'étude de Rholes & wells
dans laquelle ils ont analysé des sujets dans des environnements de
couleurs différentes et ont constaté que les personnes avaient
plus chaud dans un environnement de couleur chaude (rouge) que ceux qui
étaient dans un environnement de couleur bleue. Ces réponses
disparates confirment l'importance du facteur psychologique (attente et
cognitif) dans la perception du confort thermique et lui confère une
valeur équivalente et une considération tout aussi grande que
l'influence des facteurs physiques ou physiologiques.
Figure 2: La relation globale entre une personne et son
environnement [18].
Le confort thermique n'est donc pas défini dans
l'absolu. Il dépend du contexte et des caractéristiques
individuelles. Il peut être conçu comme un processus adaptatif
dynamique qui intègre les différents mécanismes physiques,
physiologiques et psychologiques
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Figure 3: facteurs affectant le confort thermique
[15].
I-2-4-Autres facteurs (vitesse de l'air,
l'humidité relative, la température de l'air, la
température moyenne radiante, le climat)
? La vitesse de l'air
La vitesse de l'air dans le bâtiment doit être
limitée à 1,5m/s [16] car au-delà de cette vitesse, il y a
augmentation des pertes de chaleur par convection et évaporation
[17].
? L'humidité relative
Elle représente la quantité de vapeur d'eau
présente dans l'air. Elle influence les échanges
évaporatoires cutané, détermine la capacité
évaporatoire de l'air et donc l'efficacité de refroidissement de
la sueur [48]. Elle doit être comprise entre 30% et 80% ; en dessous de
30% il se produit une irritation des muqueuses et au-dessus de 80% on peut
observer une gêne respiratoire [16].
? L'habillement (la vêture)
C'est l'interface de tous les transferts entre la surface
cutanée et le milieu extérieur. Son rôle principal est de
préserver la chaleur du corps et maintenir des conditions acceptables en
particulier en hiver [12]. La vêture a un rôle primordial d'isolant
thermique, notamment en période hivernale et dans toutes les ambiances
froides, ce rôle est pris en compte à travers la définition
d'un indice de vêture, exprimé en Clo
(Unité d'isolement vestimentaire, 1 Clo = 0.155 m2
°C. W-1), caractérisant la
résistance thermique d'un vêtement. La nature du tissu, la
coupe des vêtements et l'activité du sujet
influencent aussi ces échanges thermiques avec l'environnement [19].
Figure 4: valeurs exprimées en Clo des tenues
vestimentaires espace [14].
? L'activité
L'activité est un paramètre essentiel pour la
sensation thermique de l'individu, définissant directement le
métabolisme de l'individu, c'est à dire la quantité de
chaleur produite par le corps humain. Dans le cas d'une très forte
activité, elle peut être responsable de sensations d'inconfort
chaud, même en présence de conditions
météorologiques très favorables. Il est à noter
toutefois que, dans le cas d'une activité classique de bureau, les
plages de variation du métabolisme demeurent limitées [12]. Elle
est exprimée en met qui correspond à 58.2 W/m2, le
Tableau ci-dessous reprend quelques valeurs en fonction de l'activité
réalisée.
Tableau 1: Valeur de l'activité métabolique
« met » suivant différentes tâches.
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? La température de l'air ou température
ambiante
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C'est un paramètre essentiel du confort thermique ;
elle intervient dans l'évaluation du bilan thermique de l'individu au
niveau des échanges convectifs et respiratoire. Facilement mesurable en
degrés Celsius ou fahrenheit.
? La température moyenne radiante.
C'est une grandeur qui permet de globaliser les
échanges thermiques par rayonnement avec l'environnement. Un
écart de 3 degrés Celsius entre la température de l'air et
la température radiante peut conduire à une situation d'inconfort
[16].
Elle peut être mesurée d'une autre façon en
utilisant la température opérative.
La température opérative ou la
température ressentie est définie dans la norme NF EN ISO 7726 de
2002 comme étant la température d'une enceinte isotherme dans
laquelle un occupant échange la même quantité de chaleur
par rayonnement et convection que dans l'enceinte dans laquelle il se trouve
réellement [14].
Notons que si la vitesse de l'air est inférieure
à 0.2m/s, la température opérative (Top) peut
être exprimée comme suit :
(Ta + T????)
T???? = (2)
??
? Le gain thermique interne
Le fonctionnement des équipements électriques
(éclairage, électroménagers) s'accompagne toujours d'un
dégagement de chaleur. Les postes informatiques sont également de
vraies sources de chaleur et les occupant constitue eux aussi une autre source
d'apports internes par leur métabolisme. Le gain thermique interne
comprend alors, toute quantité de chaleur générée
dans l'espace par des sources internes autre que le système de
chauffage.
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Figure 5 : gain thermique internes d'un espace [14].
Le taux de gain thermique d'un bâtiment varie
continuellement en fonction de son utilisation (équipements), de
l'horaire d'occupation (charge thermique des occupants, éclairage
artificiel) et du rayonnement solaire [20]. Il faut noter cependant que ces
apports sont variables selon le comportement des occupants, et qu'ils
constituent donc un facteur d'aggravation de l'inconfort chaud, sur lequel les
moyens d'action architecturaux sont limités. Seuls, une bonne
ventilation et un comportement adéquat de l'occupant peuvent
réduire ces apports ou leur influence sur la température
intérieure [21].
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