Confort thermique et rayonnement

La création d’un environnement thermique dans un espace intérieur où les occupants se sentent à l’aise est probablement l’un des aspects les plus critiques de la conception d’un bâtiment aujourd’hui. La productivité au travail, la satisfaction de la clientèle dans les magasins, le confort et le plaisir des spectateurs dans les cinémas, et bien d’autres choses encore, peuvent être directement liés au confort thermique perçu dans l’espace. Par exemple, un bureau dans des conditions optimales nous permet de mieux penser et travailler, non seulement en améliorant notre bien-être, mais aussi en influant directement sur la productivité.

Baser l’agencement des systèmes de CVC sur l’expérience semble encore être la norme aujourd’hui. Cette approche comporte des risques et des limites inhérents. Le coût réel de l’inconfort est tout simplement trop élevé ; jusqu’à présent, l’approche fondée sur le bon sens est plutôt trop élevée que trop faible, ce qui entraîne souvent des systèmes CVC surdimensionnés et des coûts d’équipement plus élevés que nécessaire.

Cependant, au cours des dernières années, de plus en plus d’outils sont apparus sur le marché qui aident à prédire les conditions de confort thermique dans un espace dès les premières étapes de la conception, ce qui élimine les suppositions de l’équation. L’adoption de ces outils dans l’ensemble du secteur de l’architecture, du génie et de la construction (AEC) progresse rapidement.

, dont l’objectif est de devenir un outil standard dans toutes les boîtes à outils des ingénieurs de conception et de construction, comprend désormais des fonctions de calcul des paramètres de confort thermique et de modélisation du transfert thermique radiatif. Il s’agit d’un grand pas vers la mise à disposition d’un ensemble complet de fonctionnalités pour toutes les études courantes sur le confort thermique.

Que sont les paramètres de confort thermique ?

L’expression « paramètres de confort thermique » renvoie à de multiples normes internationales qui ont été établies dans le but de « spécifier les combinaisons de facteurs thermiques de l’environnement intérieur qui produiront des conditions thermiques (…) acceptables par la majorité des occupants de l’espace » (ASHRAE 55). Les principales normes définissant les conditions de confort thermique sont ASHRAE 55 et ISO 7730, toutes deux basées sur le même modèle de confort thermique développé par P.O. Fanger.

Bien que ces normes visent principalement à définir les conditions de confort thermique des espaces où les personnes seront le plus souvent assises (bureaux, théâtres, salles de conférence, etc.), leur application ne se limite pas à ces seuls espaces.

Selon les normes énumérées ci-dessus, le confort thermique des occupants peut être prédit en fonction de la température de l’air, du rayonnement thermique, de l’humidité et de la vitesse de l’air, ainsi que de facteurs personnels comme l’activité physique et le degré d’isolation des vêtements.

Therloss fournit ces prédictions sous la forme de sorties de paramètres de confort thermique, en particulier « vote moyen prédit (PMV) » et « pourcentage prédit d’insatisfaction » (PPD), suivant le modèle statique de confort thermique.

Vote moyen prévisible (VMM)

Le vote moyen prédit (PMV) est un indice sans dimension défini sur une échelle de -3 (froid) à +3 (chaud). Basé sur des études empiriques pour différentes combinaisons de température de l’air, de vitesse de l’air, de température radiante moyenne, d’humidité relative, de niveau vestimentaire et de niveau d’activité physique, il prédit le niveau de confort thermique que les occupants ressentiraient. Nous espérons que la plupart des régions se situeraient autour de la marque 0 au milieu et qu’aucune zone occupée dans un espace ne devrait dépasser +/- 0,5 de la neutralité thermique (0) afin de garantir un confort thermique.

Pourcentage prévu d’insatisfaits (PPI)

Bien que la prédiction de la sensation thermique des occupants à l’aide d’un véhicule particulier soit une première étape importante, en pratique, il est souvent plus utile d’éviter l’insatisfaction thermique des occupants en essayant de maintenir le pourcentage de personnes qui considèrent un environnement thermique comme inconfortable. Pour cette raison, le pourcentage prévu de l’indice d’insatisfaction (PPD) a été élaboré. Il est calculé à partir du vote moyen prévu (VMM).

Les deux valeurs finissent par être liées, le pourcentage d’insatisfaction augmentant pour les valeurs de PMV au-dessus et au-dessous de zéro (thermiquement neutre).

Il est intéressant de noter que même à une VMP de 0, l’indice PPD indique que 5 % des occupants seront toujours insatisfaits de leur environnement ; vous ne pouvez tout simplement pas satisfaire tout le monde.

Pour plus de détails sur l’utilisation de Therloss pour prédire le confort thermique, jetez un coup d’œil à la documentation et à ce tutoriel.

Transfert de chaleur radiative

Un aspect important pour prédire correctement le confort thermique est le rayonnement thermique, qui est le transfert d’énergie par les ondes électromagnétiques. Contrairement aux deux autres moyens de transfert de chaleur sous forme de conduction et de convection, la propriété unique du rayonnement est qu’il ne nécessite aucun transfert de milieu.

Tout le monde peut s’identifier à la sensation de chaleur radiative, par exemple en étant réchauffé par le soleil ou une cheminée. Cependant, peu de gens se rendent compte qu’en fait, chaque surface émet de la chaleur radiative.

Therloss offre maintenant la possibilité d’analyser le transfert de chaleur radiatif dans le cadre de l’analyse du transfert de chaleur par convection.

Avec Therloss, le rayonnement est modélisé à l’aide d’un modèle de facteurs de vision diffuse, adapté à la modélisation du transfert de chaleur radiative entre des surfaces arbitrairement complexes à travers des milieux transparents.