Les modèles de confort thermique évaluent et prédisent la satisfaction thermique des individus en fonction de paramètres environnementaux et personnels, essentiels dans l’ingénierie des bâtiments.
Modèles de confort thermique
Le confort thermique est une condition dans laquelle une personne se sent satisfaite de son environnement thermique. C’est un concept clé dans le domaine de la thermique des bâtiments et de l’ingénierie mécanique, car il influence significativement la qualité de vie et la productivité des individus.
Pour évaluer et prédire le confort thermique, plusieurs modèles ont été développés. Ils permettent de quantifier le ressenti thermique des occupants d’un espace en fonction de divers paramètres environnementaux et personnels. Voici quelques-uns des modèles les plus utilisés.
1. Modèle de Fanger (PMV et PPD)
Le modèle de Fanger, introduit par P.O. Fanger en 1970, est l’un des plus célèbres. Il comprend deux indices principaux :
- PMV (Predicted Mean Vote): Il représente la sensation thermique moyenne prévisible d’un grand groupe de personnes exposées à un environnement thermique donné. Le PMV est calculé selon la formule suivante :
\[ PMV = a(T_M – T_O) \] où \( T_M \) est la température moyenne du globe et \( T_O \) est la température operative, et \( a \) est une constante basée sur les facteurs environnementaux.
- PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied): Il indique le pourcentage de personnes insatisfaites par l’environnement thermique. Le PPD est dérivé du PMV et permet de quantifier le biais de confort :
\[ PPD = 100 – 95 \exp \left( -0.03353 PMV^4 – 0.2179 PMV^2 \right) \]
2. Indice de Température de Globe et de Bulbe Humide (WBGT)
Le WBGT est un autre modèle largement utilisé pour évaluer le stress thermique dans les environnements chauds. Il combine plusieurs mesures pour évaluer la température ressentie :
- WBGT intérieur: \[ WBGT_{intérieur} = 0.7T_{wb} + 0.3T_g \]
- WBGT extérieur: \[ WBGT_{extérieur} = 0.7T_{wb} + 0.2T_g + 0.1T_a \]
où \( T_{wb} \) est la température de bulbe humide, \( T_g \) est la température de globe noir, et \( T_a \) est la température ambiante.
3. Modèle d’ASHRAE
La norme ASHRAE 55 définit plusieurs critères de confort thermique basés sur des expériences empiriques et des études. Ce modèle prend en compte des facteurs comme la température de l’air, l’humidité relative, la vitesse de l’air, et la température radiante moyenne :
- Température de l’air
- Humidité relative
- Vitesse de l’air
- Température radiante moyenne
Conclusion
Les modèles de confort thermique jouent un rôle essentiel dans la conception des bâtiments et des environnements de travail. En comprenant et en appliquant ces modèles, les ingénieurs et les architectes peuvent créer des espaces qui non seulement économisent de l’énergie mais garantissent aussi le bien-être des occupants.
