Soutenance mémoire
Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études
La thermorégulation physiologique
Les réactions de thermorégulation physiologiques se traduisent par une modification du débit sanguin du centre vers la périphérie, la sudation ou encore le frisson.
Ainsi, lorsque l’individu est soumis à un climat chaud, les vaisseaux sanguins se dilatent, augmentant le débit sanguin et de fait l’évacuation de chaleur du centre vers la peau : c’est ce que l’on appelle la vasodilatation. Elle peut augmenter le débit jusqu’à 15 fois (de 1,7mL/(s.m²) à 25 mL/(s.m²)) ce qui engendre des transferts thermiques beaucoup plus conséquents.
Inversement, la vasoconstriction réduit ces échanges thermiques permettant de mieux conserver la chaleur interne et ainsi supporter des ambiances climatiques froides.
La sudation est un phénomène qui intervient après la vasodilatation. Elle consiste en l’évacuation de chaleur et de masse d’eau du corps humain vers l’environnement. En climat chaud, c’est le moyen le plus efficace d’évacuer de la chaleur et même parfois le seul. Cette sudation a un rendement qui est d’autant plus important que l’humidité relative extérieure est faible et les vitesses d’air importantes. En effet le système de thermorégulation physiologique détermine la quantité d’eau devant être évaporée pour maintenir l’homéothermie, cette quantité d’eau suée est alors excrétée au niveau de la peau : selon les conditions ambiantes elle sera ou non évaporée. Si l’ambiance est trop humide la totalité de l’eau suée ne pourra pas être évaporée et va alors rester sur la peau ce qui augmente la mouillure cutanée et peut être perçue comme inconfortable.
Le frisson quant à lui permet par contraction des muscles d’augmenter la production de chaleur. Le métabolisme peut alors atteindre 4,5met (soit 261W/m²) ce qui représente un métabolisme 4.5 fois plus important que celui observé en moyenne sur un individu au repos.
La prise en compte de ces mécanismes permet de déterminer des indicateurs physiologiques tels que la mouillure cutanée ou la température de peau. Ces derniers sont déterminants quant à l’interprétation et au calcul des indices d’évaluation du confort.
Des modèles de physiologie, basés sur des équations de transfert de masse et de chaleur au sein du corps humain, permettent de déterminer en régime transitoire les données thermo‐physiologiques qui nous sont nécessaires.
Gagge et ses collaborateurs ont ainsi développé un modèle numérique représentant le comportement thermique du corps humain face à une (des) contrainte(s) climatique(s). Ce dernier est schématisé comme deux compartiments concentriques (on parle de modèles à deux nœuds) et représentant le centre du corps et sa périphérie. Ces compartiments sont isothermes et modélisent les transferts de chaleur de types conductifs (par les tissus) et convectifs (via la circulation du sang) entre le noyau et la périphérie. La prise en compte des mécanismes de thermorégulation permet la détermination des données nécessaires à l’évaluation du jugement thermo‐sensoriel.
Un modèle basé sur celui de Gagge a été développé et affiné au sein du laboratoire PHASE. Il sera utilisé et adapté dans le cadre de cette étude pour modéliser le comportement physiologique de l’individu en régime transitoire. Il peut être schématisé par la figure suivante :
Ce modèle numérique, codé en Fortran est un module du logiciel de simulation dynamique TRNsys. Il est basé sur la méthodologie suivante :
1. Détermination des températures cutanées et centrales en fonction des données climatiques de l’environnement (Tair, Tmrt, Vair, HR) et de l’activité et de la tenue vestimentaire de l’individu.
2. Détermination des signaux d’erreur cutané, central et moyen en fonction de valeurs de consigne de température de peau (ttsk=33,7°C), centrale (ttcr=36,8°C) et moyenne (ttbm=36,5°C). Si les températures cutanées, centrales ou moyennes sont supérieures à ces valeurs, un signal d’erreur « chaud » est envoyé sinon c’est un signal d’erreur « froid ». Trois signaux sont ainsi évalués positivement comme la différence de température entre la valeur limite et la valeur effectivement calculée.
3. Si le signal calculé est suffisamment important, il permet de déterminer les facteurs de dilatation et de constriction des vaisseaux sanguins :
a. Facteur de dilatation = 0,055*signal d’erreur chaud central
b. Facteur de constriction = 0,1*signal d’erreur froid cutanée
c. Ceci afin de déterminer le débit de circulation sanguine : skbf = skbfi + facteurdilat ; 1+ facteurconstrict où skbfi est le débit initial.
L’approche adaptative du confort thermique : la thermorégulation comportementale
L’approche adaptative permet de prendre en compte le comportement conscient de l’individu afin de maintenir des conditions les plus confortables possibles.
L’adaptation thermique peut se sous diviser en trois catégories principales :
‐ L’action comportementale est certainement celle qui offre le plus de possibilité à l’individu pour maintenir son équilibre alors que la régulation thermo physiologique est insuffisante. Elle se traduit par une action consciente sur les commandes de systèmes énergétique du bâtiment ou le bâtiment lui‐même (modification du climat environnant) ou encore une action individuelle (modification de sa tenue vestimentaire ou de l’activité). Elle sera limitée par des contraintes liées à la fonctionnalité du bâtiment (possibilité de régulation individuelle des systèmes, ouverture/fermeture des fenêtres…) ou des contraintes sociales (protocole vestimentaire par exemple).
‐ L’action physiologique est tout à fait inconsciente et tient compte d’une adaptation génétique ou d’une
acclimatation. Cette dernière peut influencer la sensation thermique d’individus adaptés à des conditions climatiques différentes. .
‐ L’action psychologique est des trois catégories la plus difficile à cerner car met en œuvre des effets cognitifs et culturels.
Sur le terrain, les causes des différents types d’actions sont le plus souvent totalement indissociables.
La prise en compte de la démarche adaptative dans un modèle numérique s’ajoute à la thermorégulation physiologique. Cette dernière permet de déterminer des données thermo‐physiologiques tels que la température de peau ou du corps, la mouillure cutanée qui sont à l’origine de la perception thermique (c’est chaud, c’est froid). Ces derniers donnent les informations nécessaires à l’interprétation en terme de confort : on peut en effet, définir des valeurs limites de mouillure cutanée ou de température de peau en deçà (ou au‐delà) desquelles le confort n’est plus possible. A partir de là, une approche adaptative comportementale est mise en place. Elle se traduit numériquement par une augmentation/diminution de la résistance thermique des vêtements, une modification de la consigne de chauffage/climatisation, de la vitesse d’air (brasseur, ventilation naturelle…) Bien entendu un ordre doit être établi comme l’illustre l’exemple ci‐dessous :
‐ Evaluation du jugement thermo‐sensoriel : mouillure cutanée trop importante, lié à un déséquilibre du bilan thermique ;
‐ Si possible diminution de la résistance thermique vestimentaire, jusqu’à ce que des conditions confortables ou une valeur minimum de résistance vestimentaire soient atteintes ;
‐ Si cela ne suffit pas, action sur la vitesse d’air par en priorité l’ouverture des fenêtres puis le déclenchement ou l’augmentation de régime des ventilateurs ;
‐ Si cela ne suffit toujours pas, la mise en route de la climatisation s’avère indispensable.
Cet exemple est représentatif d’un comportement énergétiquement sobre en période chaude: on aurait pu envisager l’allumage de la climatisation dès le début mais d’autres solutions « gratuites » doivent être mises en œuvre en priorité.
En 1997, le projet « Smarts Controls and Thermal Comfort » voit le jour afin d’appliquer l’approche adaptative à la régulation des systèmes énergétiques. L’originalité est d’adapter la température de consigne à la température de confort préférée qui dépend des variations de température extérieure. Les conclusions de cette étude sont formulées ci‐après.
Suite aux recherches menées entre autres par Humphreys, le concept d’une température de « confort » variable voit le jour. Elle serait fonction des températures moyennes extérieures avec un poids sur ces dernières d’autant plus important que le temps écoulé respectif est court. L’introduction d’une température moyenne mobile permet de lisser la série des températures et traduit le changement qui est en train de se produire. Elle représente mieux qu’une moyenne classique la température à laquelle les sujets sont sensibles.
Nicol et Raja (1996) expriment cette moyenne mobile avec la formulation suivante :
Trm ( n ) = (1 − c ).{Tod , moy ( n −1) + c.Tod , moy ( n − 2) + c ².Tod , moy ( n−3) + …} ,
où Trm(n) représente la température moyenne mobile (running mean temperature) et Tod,moy(n‐1) la température moyenne extérieure du jour précédent.
c est une constante comprise entre 0 et 1 permettant de mettre un poids plus ou moins important sur la moyenne des températures extérieures des jours précédents. Plusieurs études ont été menées pour déterminer la valeur de c et la meilleure corrélation serait pour une valeur de 0.8, ce qui donne une demi‐vie de 3.5 jours. La notion de demi‐vie représente le temps mis par des individus pour réagir face à un changement climatique. Elle se calcule par la formule suivante :
Demivie ( jours) = 0,69 .
Le cas particulier de l’étude
Les climats chauds et humides
La Réunion est une île située au cœur de l’océan Indien et est donc soumise à un climat tropical humide, cependant son caractère montagneux implique des conditions tempérées en altitude. Comme tous les climats tropicaux, l’année se divise en deux saisons : une saison humide qui se caractérise par des précipitations abondantes et des températures élevées, et une saison « sèche » : cette dernière subit l’influence des vents d’alizée qui induit une baisse des températures (pouvant descendre en dessous de 20°C) ; à ce moment de l’année, l’humidité est plus faible et les écarts de températures journaliers plus importants. Même en saison sèche, l’humidité relative moyenne est supérieure à 55%.
Les données météorologiques données ci‐dessous dont nous aurons besoin pour la suite sont issues de la station météorologique de Saint Pierre (Station météorologique Ligne Paradis), et correspondent aux mesures réalisées de 1997 à 2006.
La figure 6 est représentative de l’évolution annuelle des températures et humidité extérieure. On remarque que les températures extérieures ne descendent jamais en dessous de 15°C et l’humidité relative est toujours supérieure à 50%. On remarque deux saisons distinctes. La saison sèche voit des températures moyennes mobiles de l’ordre de 20°C, la saison humide de l’ordre de 25°C. La saison humide se distingue par de fréquents pics d’humidité relative de 100%, alors inexistants en saison sèche.
Les bâtiments naturellement ventilés
La construction de bâtiments énergétiquement performants dans ce type de climat passe inévitablement par la réduction des besoins de climatisation. Outre les différences constructives (matériaux, inertie, protections solaires…) par rapport aux climats tempérées, des solutions énergétiques existent.
La ventilation naturelle nocturne ou diurne est une alternative efficace pour décharger le bâtiment des apports internes et solaires accumulées.
Dans la journée la création de courants d’air ou le brassage de l’air ambiant (ventilateurs) ne permettent pas de rafraîchir le bâtiment (si Text>Tint) mais améliore la sensation thermique des occupants en augmentant les transferts par convection et évaporation. En effet, pour évacuer la chaleur, le corps humain enclenche le processus de thermorégulation par sudation dont le rendement est d’autant plus efficace que la vitesse de l’air est élevée. La question est de savoir dans quelle mesure, la vitesse locale de l’air est suffisante à l’évacuation de la sueur cutanée tout en n’engendrant pas d’inconfort local lié au courant d’air. Car en dehors d’un effet purement thermique la perception est également liée à des effets plutôt mécanique (sens de l’écoulement, turbulence, …)
Si la ventilation naturelle permet un rafraîchissement du bâtiment, elle n’a pas la prétention d’exclure tout système traditionnel de climatisation. Cependant, une bonne régulation permet la réduction non seulement des pointes de puissance appelées mais également de la durée d’utilisation du système.
La prise en compte de l’approche adaptative du confort thermique permet à l’occupant d’agir (si le bâtiment le lui permet) sur les vitesses d’air afin de trouver les conditions qu’il jugera les plus confortables. Des études réalisées sur le terrain ont montré que la prise en compte d’une telle démarche modifie la température de confort suivant que le bâtiment soit naturellement ventilé ou pas.
La théorie développée par Humphreys (1978) suggère que la température de confort est une fonction linéaire de la température extérieure. Cette dernière est généralement une moyenne (mensuelle, semi‐mensuelle) des températures extérieures. On peut envisager d’utiliser la notion de température moyenne mobile. Tc = a.Text + b ; les constantes a et b sont déterminées expérimentalement. Humphreys a alors pu dresser la courbe suivante représentative de la variation de la température de confort dans des bâtiments climatisés ou non.
Vers des indicateurs adaptés
Afin d’évaluer la qualité de l’ambiance intérieure des bâtiments en climat chaud, il est indispensable de définir des indices appropriés. Les indices couramment utilisés et disponibles dans la littérature ne sont pas forcément adaptés à ce contexte précis. Il a été démontré que le PMV donne des valeurs souvent surestimées par rapport aux votes réellement enregistrés sur le terrain. De plus, dans de telles conditions, des vitesses d’air relativement élevées sont mieux perçues et on peut donc se demander si le PD ou DR (Percentage of Dissatisfied ou Draught Risk) est pertinent dans ce contexte.
Cet indice se calcule à partir de la relation suivante : PD = (3,143 + 0, 3698.v.T ).(34 − T ).( v − 0, 05)0,6223 (4.3.1).
Où v représente la vitesse de l’air, Tu sa turbulence et Ta sa température.
L’étude de sensibilité qui suit montre dans quelle mesure cet indice est lié au confort en climat chaud et humide. Il faut remarquer que dans la construction de cet indice, aucun paramètre représentant l’humidité dans l’air n’est présent. Ce qui suppose que l’effet du courant d’air sur l’évaporation n’est pas pris en compte. Cet indice a en effet été conçu pour des situations de chauffage.
En climat chaud la température de peau est quasiment uniforme et varie peu, la perception de l’état thermique est alors très liée à la mouillure cutanée, qui résulte de la sudation et de l’évaporation. La figure 10 illustre les mécanismes de sudation dont le corps humain est le siège.
Description des phases de l’expérimentation
– Choix des bureaux susceptibles d’être les plus représentatifs ;
– Choix des occupants de ces locaux volontaires à cette expérimentation ;
– Fixer un rendez‐vous avec l’un d’eux et installer le matériel de mesures ;
– Présenter le livret de bord et expliquer la démarche à suivre ;
– Installer et paramétrer le matériel (durée et pas d’acquisition), vérifier le bon fonctionnement des capteurs ;
– Démarrer la mesure ;
– Repasser régulièrement (1 fois par jour) dans le bureau idéalement lorsque l’usager est présent pour vérifier le bon déroulement de l’expérimentation (mesures+questionnaire), éventuellement décharger la mémoire interne de la chaîne d’acquisition ;
cartographie des conditions climatiques intérieures du bâtiment
Objectifs
Cette phase consiste en la mesure des données climatiques intérieures pour établir une cartographie dans les pièces étudiées. L’objectif est double :
• Evaluer l’homogénéité des paramètres mesurés dans l’espace considéré sous différents modes de fonctionnement des équipements. Les espaces considérées comprendront au minimum une salle informatique, une salle de cours, un bureau et un espace de circulation ;
• Dans chaque local, évaluer les profils de vitesse d’air aux alentours des ventilateurs et des ouvertures (jalousies). Ceci dans le but d’établir des corrélations pouvant être appliquées dans la plate forme de simulations dynamiques.
Le confort thermique est également lié à l’homogénéité climatique, largement dépendante du bon dimensionnement des équipements. En effet, les études thermiques supposent la majeure partie du temps des paramètres climatiques moyens en admettant que leurs variations sont suffisamment faibles pour que l’on puisse considérer l’environnement comme homogène et stationnaire. Si ce n’est pas le cas, les conditions de confort varient d’un emplacement à un autre et dans le temps : les études sont alors incomplètes et il faut analyser la situation plus en détail.
Matériel et moyens mis en oeuvre
La manipulation consiste en :
– La mesure de la vitesse, de l’humidité relative et de la température de l’air en différents endroits de chacune des pièces
– La visualisation des températures de surfaces intérieures et extérieures (caméra Infra Rouge)
– La détermination du champ d’action des ventilateurs et des jalousies (mesure de vitesse d’air)
Afin de mener au mieux cette campagne de mesures, du matériel mobile est indispensable. On préfère ainsi utiliser des sondes légères, ergonomiques, à affichage numérique et permettant la mesure simultanée de plusieurs paramètres. Les sondes KIMO© sont tout à fait adaptées (cf. fiches techniques en annexe). Elles permettent de connecter un thermo‐hygromètre et des anémomètres à fil chaud ou à hélice. L’anémomètre à hélice est utilisé avant toute manipulation de fil chaud pour ne pas endommager celui‐ci. La visualisation des températures de surface se fera avec une caméra infra‐rouge.
Afin d’établir les différentes cartographies, Plusieurs exemplaires de plans des salles expérimentées sont nécessaires (cf. annexe). Les emplois du temps des différents locaux permettent de pouvoir s’y rendre en dehors des horaires d’utilisation : les mesures se feront en limitant la perturbation humaine c’est‐à‐dire avant l’arrivée des premiers occupants et/ou après l’utilisation de la salle. Toutefois, en ce qui concerne la cartographie des bureaux, on supposera que la perturbation est faible.
Sans ces emplois du temps, cette phase devra se dérouler en parcourant le bâtiment et visualisant les pièces inoccupées. Si le temps disponible est trop faible (arrivée d’élèves) une cartographie dans l’état de la pièce sera effectuée en notant bien la configuration dans laquelle elle se trouve. Une feuille de renseignement à remplir par l’expérimentateur sera nécessaire afin de noter les conditions dans lesquelles la manipulation s’effectue. Cette dernière est disponible en annexe.
Problèmes et difficultés rencontrés, solutions envisagées
Le protocole précédent a été établi à Toulouse courant septembre 2008 pour préparer la mission de
campagne de mesure, sans une connaissance exacte de l’état d’avancement de la livraison du bâtiment et sans avoir préalablement testé le réalisme technique des expérimentations. Il semble normal que certains ajustements et modifications plus ou moins lourds soient à faire. Les principales contraintes et difficultés rencontrées sont données ci‐dessous, suivies des solutions de remplacement ou des conséquences.
Frédéry Lavoye ingénieur de recherche sur cette convention est partie en mission du 24 novembre au 19 décembre 2008, pour une campagne de mesure de 4 semaines dans le nouveau bâtiment à énergie positive de l’IUT de Saint Pierre. Une fois sur place un certain nombre de points sont apparus qui ne permettaient pas la mise en place du protocole prévu. Dans les paragraphes suivants, nous faisons un point sur les problèmes rencontrés puis les solutions alternatives qui ont été ou non mise en place.
Livraison et occupation du bâtiment
A la date de début de campagne, le bâtiment à énergie positive n’est pas officiellement livré par conséquent il n’est pas occupé ni même meublé. L’un des objectifs étant de réaliser une enquête de satisfaction auprès des usagers et utilisateurs du bâtiment, cette difficulté est majeure. Le mobilier des salles de cours et des bureaux des enseignants chercheurs a été livré dans le courant de la 3ème semaine de la mission.
En ce qui concerne l’expérimentation n°1, enquête longitudinale (suivi de la même personne) dans les bureaux des enseignants chercheurs, les bureaux actuels étant climatisés, le lien avec le projet EnerPos est quasi inexistant ce qui pose un réel problème quant à pertinence de cette expérience. Après l’aménagement des locaux l’expérimentation n°1 a été réalisée même si celle‐ci n’a pas pu se faire en suivant le protocole initial par manque de temps et d’enseignants chercheurs disponibles à emménager dans les nouveaux locaux. La situation est compliquée : le déménagement des enseignants devraient prendre plus de temps (difficultés d’organisation et d’ordre logistique), d’autant plus que l’accès à internet n’est pas opérationnel. A ce stade du projet, nous ne pouvons dire si cette expérimentation pourra être menée à son terme.
Les solutions face au problème de retard ont été de démarrer l’expérimentation n°3 dans des salles de TD de l’ancien bâtiment, dont la conception avoisine celle du bâtiment pilote : ventilation naturelle, brasseurs d’air, isolation toiture … Après aménagement des locaux quelques séances de l’expé. n°3 ont été faites dans les nouveaux locaux.
Puis le protocole a été transmis au LPBS par l’intermédiaire d’un étudiant de Master 2, Etienne Bernard, dans le cadre de son projet de fin d’études. L’inconvénient est la modification de la répartition des élèves dans leur salle d’enseignement. A l’issue de la mission du laboratoire PHASE, 3 créneaux de cours ont pu être réalisé dans le nouveau bâtiment. Cependant dès la rentrée de Janvier 2009, Etienne Bernard a poursuivi l’expérimentation 3 dans les salles de cours du bâtiment pilote.
Problèmes techniques et technologiques de l’essai II
Il semble que le protocole prévu par PHASE dans le cadre de cette manipulation soit trop ambitieux. Il avait été prévu une cartographie climatique précise (maillage d’une vingtaine de points sur 3 hauteurs différentes) des températures, humidité et vitesses d’air ainsi que des températures de surface. Le temps de réponse des capteurs couplé au nombre de points de mesures ne permet pas de négliger la composante temporelle. Une telle cartographie nécessitait environ 1h et l’écart constaté entre chaque point pouvait être dû à l’évolution dynamique du climat intérieur. Cette expérimentation a été abandonnée dans sa complexité d’origine.
La solution consiste à effectuer des mesures de vitesses températures et humidité d’air et température de globe noir intérieures sous différents scénarii de fonctionnement des brasseurs d’air et des jalousies et de les mettre en parallèle avec les données climatiques extérieures. Cette expérimentation a été effectuée par E. Bernard durant les vacances de Décembre 2008 à Janvier 2009. L’idéal serait de disposer d’un nombre suffisant de capteurs pour les placer aux mailles initialement prévues et de visionner l’évolution des paramètres climatiques en fonction de leur position et sous diverses configurations. N’ayant pas suffisamment de matériel, un unique trépied de mesures est utilisé, celui du LPBS. Pour pouvoir recaler les résultats, une comparaison a été faite entre les mesures réalisées à l’aide du matériel de PHASE et celui du LPBS.
Contraintes climatiques
La mission devait idéalement se dérouler dans des conditions climatiques extérieures extrêmes, à savoir en période chaude, les pics de températures maximales ont lieu principalement en Janvier. Le mois dedécembre est le début de cette période, mais a été choisi pour des raisons de délais contractuels. Les conditions climatiques extérieures durant la mission de PHASE ne traduisent pas le caractère extrême du climat tropical. L’évolution de la température extérieure mesurée par le LPBS durant les 4 semaines de la campagne de mesure (ci‐dessous) montre que la température n’a jamais dépassé 30°C, que la nuit les températures sont passées en dessous de 20°C, l’écart moyen jours/nuit étant de 8 à 10°C, ce qui permet un rafraichissement nocturne. Par contre l’Humidité relative reste assez élevée sur toute la période.
Poursuite de la campagne de mesures par le LPBS
Aux vues des difficultés rencontrées et de la courte durée de la mission, il a été décidé de confier la suite et fin de la campagne à E. Bernard (stagiaire de Master 2 au LPBS). Les mesures faites avec les 2 types de matériels disponibles sont comparées capteurs du LPBS à celui du laboratoire PHASE. Il s’avère qu’un écart non négligeable apparaît entre les résultats de mesure donnés par les deux types de sonde, faisant apparaître des écarts de température parfois supérieur à 0,5°C, des écarts d’humidité de près de 5%, des écarts sur les valeurs d’éclairement pouvant atteindre 20% et une évolution dynamique décalée voire différente suivant les cas.
Ceci s’explique en partie par le fait que les capteurs sont différents :
– Anémomètre à fil chaud pour PHASE (F) et à boule chaude au LPBS (E)
– Capteur de température sèche et humide (bulbe humide et air ventilé) pour PHASE (F) et capteur d’hygrométrie capacitif et sonde Pt100 pour LPBS (E).
Par ailleurs nous ne sommes pas certains du mode d’acquisition des données pour les capteurs E: moyenne sur le pas de temps ?,… car les données sont plus ‘’lisses’’ qu’avec le capteur F. Une source d’erreur est probablement liée à la position des deux trépieds lors de la mesure comparative, et certains paramètres peuvent subir des influences
parasites (mouvement ou ombre de l’expérimentateur, mouvement d’air parasite, infiltrations…).
La solution face à ce problème est de ne pas mettre sur le même plan les mesures réalisées avec les deux trépieds. La campagne poursuivie avec le matériel du LPBS ne pourra pas être traitée comme une suite évidente de la mission de PHASE.
Cette comparaison a été faite en collaboration avec E. Bernard qui en a rédigé un rapport dans le cadre de son stage, et dont les principales conclusions sont les suivantes :
– Les variables mesurées suivent une tendance quasi identique durant la période d’acquisition.
– Les sondes de température sèche (Tair), et de température humide (Th), de vitesse d’air (Vair) et dans une moindre mesure de température de globe noir (Tg) utilisées par le laboratoire PHASE (sonde BaBuc®) semblent avoir une sensibilité plus importante et une plus faible inertie.
– Le plus important pourcentage d’erreur se lit sur les mesures d’éclairement et de vitesse d’air et dans une moindre mesure sur la température de bulbe humide.
La campagne de mesures
La campagne de mesures s’est déroulée durant la mission de Frédéry Lavoye, mission du vendredi
20 Novembre au vendredi 19 Décembre. Le déroulement de ces 4 semaines est donné en détail en annexe. Comme il a été dit précédemment, suite à divers problèmes, seule l’expérimentation n°3 a été réalisée en entier avec un protocole proche de celui prévu. Donc dans un premier temps, nous nous attarderons sur ces essais.
Essai III : étude statistique en salles de cours
Déroulement et description de l’expérimentation
Comme précisé en partie 2.1, la plupart des mesures ont été réalisées dans l’ancien bâtiment. Au total 14 expérimentations ont été menées :
• Dans l’ancien bâtiment dont la conception est bioclimatique, trois salles de différentes de TD ont permis la réalisation de 11 expérimentations de 2 ou 4h..
• Dans le nouveau bâtiment, 2 expérimentations (de 3 à 4h environ) ont pu être réalisées dans une salle de cours à l’étage, sous le vent, une expérimentation de 4 h a pu être réalisée dans une salle de cours au rez‐de‐chaussée. Les expérimentations se sont faites à divers moments de journée sans préférence particulière, mais en s’adaptant aux emplois du temps des salles et en évitant de questionner plusieurs fois le même groupe d’élèves. Cependant, aux vues de la situation, il s’avère que certains groupes d’élèves ont été questionnés plusieurs fois : les conditions climatiques et même parfois la salle de cours étant différentes, on pourra supposer que cette condition n’a que très peu d’impact sur les résultats et sera donc négligée.
Ces élèves suivent une formation à l’IUT de Saint Pierre en génie civil et génie biologique. Méthodologie Avant le début du cours, une présentation des enjeux du projet est faite. L’expérimentateur insiste sur le fait que les élèves doivent se comporter avec les équipements mis à leur disposition comme à leur habitude. Cependant, on remarque la plupart du temps qu’à leur entrée, les élèves ouvrent les jalousies et allument les ventilateurs (si ces derniers étaient fermées et éteints). De très rares ajustements ont lieu durant la suite du cours. La gestion de l’ouverture/fermeture de la porte se fait généralement par l’enseignant. Il a cependant été remarqué que les élèves (et parfois même l’enseignant) n’osaient pas allumer la lumière ou toucher aux autres équipements de crainte de fausser la manipulation.
Généralement, les questionnaires sont remplis sérieusement et objectivement par les élèves. Cependant, il n’est pas rare de constater des cases vierges au moment du traitement. Certains commentaires libres sont en outre riches en informations concernant la préférence d’un groupe d’élèves sur une salle de l’IUT, sur la ventilation naturelle par rapport à la climatisation voire même l’ergonomie et l’esthétique des salles. Ces commentaires sont analysés indépendamment.
|
Table des matières
1. Introduction générale
2. Evaluation de la qualité des ambiances
2.1. Définition du confort thermique
2.2. Les indices d’évaluation du confort thermique
2.3. La thermorégulation
2.3.1. La thermorégulation physiologique
2.3.2 L’approche adaptative du confort thermique : la thermorégulation comportementale
3. Le cas particulier de l’étude
3.1 Les climats chauds et humides
3.2 Les bâtiments naturellement ventilés
3.3 Vers des indicateurs adaptés
4. Etude de sensibilité des indicateurs
4.1. Impact de la température, de l’humidité et de la vitesse d’air sur la mouillure cutanée
4.2. Lien entre débit sudoral et mouillure cutanée
4.3. Impact du temps d’exposition sur la mouillure et la température cutanée
4.4. Impact de la température, de l’humidité et de la vitesse d’air sur le rendement évaporatoire
4.5. Sensibilité des indicateurs de confort aux variables climatiques
4.5.1 Indice d’inconfort DISC lié à la mouillure
4.5.2 Indice d’inconfort lié au courant d’ait PD
4.5.3 Indice de confort PMV
4.5.4 Effective Temperature Index ET*
4.5.5 Vers d’autres indices
Conclusion
Liste des figures
Liste des tableaux
Bibliographie
Télécharger le rapport complet
