Confort hygrothermique
II.7 Les approches du confort thermique :
Le domaine de recherche sur le confort thermique dans les bâtiments est partagé entre deux approches, la première étudie le confort thermique d’une façon analytique, elle n’est pas restreinte aux bâtiments. La deuxième approche, basée sur l’incapacité de l’approche analytique à représenter la réalité du confort thermique dans les bâtiments, est l’approche adaptative.
II.7.1 L’approche analytique :
L’approche analytique du confort thermique est basée sur le calcul du bilan thermique du corps humain, ce calcul se fait par des modèles essentiellement physiques et physiologiques. L’objectif est de prédire la sensation thermique des occupants dans le but de déterminer les conditions du confort thermique.
Comme variables d’entrée, ces modèles combinent l’ensemble des paramètres physiques de l’environnement thermique (température de l’air, température du rayonnement, humidité relative et vitesse de l’air) et des caractéristiques de l’individu (taille et poids, activité métabolique et habillement des sujets). De nombreux indices sont proposés comme variables de sortie, ils prévoient la sensation thermique ou le niveau du confort pour les conditions étudiées.
Différents modèles se sont développés, ils se différencient au niveau de la modélisation physiologique de la thermorégulation, certains ont été le résultat d’études en laboratoires avec des individus sous des conditions homogènes et stationnaires. D’autres considèrnt le corps comme un modèle en le découpant en plusieurs compartiments. Ces modèles ont l’avantage d’être applicable sous des conditions instationnaires. Cependant, la réalité d’hétérogénéité des conditions dans l’espace est plus ou moins prise en compte.
Les modèles les plus couramment utilisés sont celui de Fanger -le PMV (vote moyen prévisible)- et celui de Gagge -le SET (température effective standard)-. Le modèle de Fanger fait l’objet de la norme internationale ISO 7730 qui porte sur les conditions du confort dans les ambiances thermiques modérées, et celui de Gagge pour la norme américaine ASHRAE standard 55 qui aussi précise les conditions du confort thermique dans les bâtiments.
Bien que l’approche analytique permette d’assurer les conditions de confort thermique dans les bâtiments, cela semble insuffisant pour répondre aux exigences du développement durable concernant la consommation énergétique. Avec des méthodes statiques, la
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II.7.2 L’approche adaptative :
L’approche adaptative a commencé à susciter plus d’intérêt puisque les chercheurs ont montré l’existence d’un écart marqué entre le confort prévu par les résultats de l’approche analytique et celui perçu par les occupants. Cet écart est plus large dans les espaces naturellement ventilés, où les conditions thermiques intérieures sont influencées par le climat extérieur, que ceux climatisés mécaniquement (Brager, 1998 ; de Dear, 1998 cités par Corgnati, 2007). Cette approche est basée sur les résultats des études in situ qui combinent la mesure des paramètres physiques de l’environnement thermique avec les réponses subjectives des occupants concernant cet environnement. Elle considère que la personne, consciemment ou inconsciemment, joue un rôle actif dans le maintien de leur confort thermique, c’est-à-dire que la personne peut agir sur son environnement en fonction de ses besoins et de sa perception du climat (Brager, 1998 ; de Dear, 1998 cités par Corgnati, 2007).
Cette approche se différencie de celle analytique par l’intégration de deux aspects : l’adaptation climatique et la capacité d’interaction ; la situation du confort thermique dans un espace se change en rapport avec l’acclimatation et les habitudes des occupants.
L’acclimatation peut être comportementale (exp : changement de vêture ou de posture, absorption des boissons froides ou chaudes) ; physiologique (modification des réactions du corps en s’adaptant à un environnement à l’échelle de quelques jours) ou psychologique (l’occupant se sent moins inconfortable envers les sources de gênes lorsqu’il a contrôle dessus. Dans le cas contraire, comme dans certains espaces climatisés, il devient plus intolérant aux moindre écarts par rapport à sa zone du confort). En plus de ces types, on peut citer l’acclimatation technologique (exp : ouverture ou fermeture des fenêtres) et culturelle (modification des horaires du travail).
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environnement thermique. Dans le modèle adaptatif, ce qui était ordinairement considéré comme la conséquence de l’équilibre thermique du corps humain menant à un jugement thermo-sensoriel, devient le point initial de la rétroaction (Thellier, 2004).
Fig II.11 : Boucle de rétroaction de l’ajustement comportemental (Source : De Dear, 1998 cité par Thellier, 2004)
La capacité d’interaction présente cette aptitude de maintenir des ajustements pour contrôler une situation donnée. Elle dépend des possibilités ou des contraintes ou restriction liées à l’environnement, comme par exemple la distance entre l’occupant et les ouvertures, les conditions d’organisation sociale comme l’existence d’un code d’habillement, etc. (Thellier, 2004).
Les figures ci-dessous montent quatre classes de confort exprimées en termes de température de l’air. Ces plages du confort sont pour les deux cas : si l’occupant ne dispose pas puis s’il dispose d’une capacité d’intervention sur son environnement.
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Fig II.12 : Plages de confort si l’occupant ne dispose pas (en haut) puis s’il dispose (bas) d’une capacité d’intervention sur son environnement via le logiciel Alter-clim (Source : IBGE, 2007)
Par ailleurs, les études récentes se basant sur l’approche adaptative qualifient le confort thermique en demandant, non seulement, un jugement sur la sensation thermique, mais aussi, en enquêtant sur l’acceptabilité et la préférence par rapport à des conditions correspondant à la neutralité thermique (Brager, 2001 ; Mayer, 1997 cités par Corgnati, 2007). Cette tendance de préférer certains environnements thermiques a été déjà soutenue par McIntyre (1980), dans ses études, il a constaté que les personnes des climats chauds peuvent préférer un environnement « légèrement frais », au contraire, les personnes des climats froids peuvent préférer un environnement « légèrement chaud » (McIntyre, 1980 cité par Corgnati, 2007).
L’importance des études sur terrain, particulièrement l’enquête sur l’adaptabilité des personnes, vient de la nécessité d’enquêter sur les réponses du confort thermique dans un contexte naturel (Corgnati, 2007).
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Conclusion :
Simplement défini comme la sensation de n’avoir ni trop chaud ni trop froid, et de ne pas ressentir ni l’humidité ni le courant d’air ni les fortes variations de la température ambiante, le confort hygrothermique révèle une importance primordiale participant ainsi au bien-être, à la santé et à la rentabilité de l’individu.
La sensation du confort hygrothermique n’est pas directement liée à la température de l’air intérieur, car la température vraiment ressentie est le résultat des effets conjugués de la température de l’air, celle des parois, de l’humidité relative et de la vitesse de l’air à l’intérieur du local.
L’évaluation du confort hygrothermique dans les bâtiments est cruciale dans toute conception architecturale, et dans la recherche d’un équilibre thermique entre le corps humain et son environnement. Cette évaluation se fait par des méthodes et des outils élaborés qui simplifient la complexité de ces phénomènes interactifs en partant des indices thermiques qui sont le résultat de combinaison de plusieurs paramètres et arrivant aux diagrammes bioclimatiques qui délimitent des zones du confort et proposent des solutions architecturales en éloignant de celle-ci vers la zone de sur-échauffement ou de sous-échauffement.
Actuellement, l’approche adaptative suscite plus d’intérêt entre les chercheurs et est devenue la plus utilisée dans les travaux de recherches au sujet du confort thermique. Elle est basée sur les résultats des investigations in situ, en faisant construire une base de données sur les conditions thermiques dans les bâtiments, accompagnées par les réponses subjectives des occupants par des enquêtes. De ce fait, en se basant sur le principe que le confort hygrothermique couvre deux aspects (quantitatif et qualitatif), l’approche adaptative est jugée comme la plus adaptée en vue d’atteindre les objectifs de notre recherche.
Enfin, vu l’importance du confort hygrothermique pour les individus, les concepteurs doivent accorder plus d’intérêt à son étude, son évaluation et son amélioration par le biais d’une conception qui tire parti de tous les éléments qui le favorise.
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