Zone de confort

A 20° on se sent en zone de confort - source Siemens

L’étymologie du mot confort provient de la source anglaise “comfort” se traduisant par un sentiment de bien-être physique, matériel, fonctionnel ou encore psychique.

Qu’est-ce que le confort ?

Le confort thermique est représenté par la sensation de bien-être du corps en lien avec son environnement thermique. Le confort se matérialise donc par un équilibre entre le lieu environnant et l’être humain. Il est vrai que pour maintenir ce confort, des échanges thermiques doivent s’effectuer entre l’homme et l’environnement ambiant.

Ces échanges thermiques s’effectuent à :

• 35 % par convection, c’est-à-dire qu’un transfert de chaleur s’effectue entre l’air environnant et le corps. La convection est établie sur le principe de l’air chaud qui monte et de l’air froid qui descend.
• 35 % par rayonnement. Le rayonnement a lieu entre les parois et le corps.
• 24 % par évaporation de type transpiration ou respiration. Les calories sont assimilées lors du passage de l’état liquide à gazeux de l’eau.
• 6 % par absorption de nourriture.
• et 1 % par conduction, c’est-à-dire par contact instantané avec une surface.

Paramètres définissant la zone de confort

Le confort thermique est défini selon les caractéristiques qui sont les suivantes :

• la température ambiante de l’air notée Ta. Ces températures de la zone de confort doivent être préservées à 19 °C en période hivernale et 26 °C l’été. De plus, ces températures se doivent d’être proportionnées au sein d’un même espace mais aussi entre 2 pièces différentes.

• la température moyenne des parois notée Tp. Il faut savoir que plus une paroi est froide en comparaison à la température de l’air ambiant et plus la température ressentie sera faible provoquant ainsi une sensation de froid. A l’inverse, lorsqu’une paroi est chaude, la température ressentie est plus élevée, ce qui engendre une sensation de chaleur. Plus la différence de température est importante entre la paroi et l’air ambiant, plus cela provoquera une sensation d'inconfort.

• l’humidité relative de l’air notée HR se traduit par le rapport entre la quantité d’eau présente au sein de l’air de la température ambiante et la quantité maximale d’eau pouvant être renfermée à température équivalente. Lorsque l’humidité relative se situe entre 30 et 75 %, aucune difficulté n’est à prévoir. Des températures de l'ordre de 24 à 25 °C couplées à une forte humidité relative (supérieure à 75 ou 80 %) engendrent une sensation de lourdeur et de moiteur de l’air ambiant, c’est-à-dire que le corps et plus particulièrement la peau n’arrive plus à évacuer l’eau issue de la transpiration. Le rafraîchissement ne peut donc se faire.

• la vitesse de l’air : elle impacte les échanges de chaleur. Si la vitesse de l’air intérieur est supérieure à 0.2 m/s et que les températures sont faibles, cela peut impacter de façon considérable la sensation de confort thermique de l’occupant.

• l’habillement : il offre une résistance thermique face aux interactions ayant lieu entre l’environnement et la peau. Cet habillement est mesuré par le clo, qui est l’unité permettant de mesurer l’habillement selon différents degrés. 0 clo étant sans habillement, 0.5, une tenue légère d’été et 1.5, une tenue de ville standard.

• le métabolisme : il correspond à la production de chaleur par le corps humain ce qui permet le maintien de ce dernier à une température effective aux alentours de 36,7 °C. Le métabolisme varie en fonction de l’activité du corps. Pour un repos assis par exemple, le métabolisme est de 1 met ou 58 W/m² (met = unité du métabolisme, aussi appelée W/m²), de 2 met soit 115 W/m² pour un poste de travail debout sur machine et 3 met ou 175 W/m² pour un effort soutenu.

• l’activité : selon l’activité de chacun, les températures de confort ne seront pas les mêmes. L’activité agit directement sur les échanges thermiques. Il est ainsi conseillé pour une personne ayant une activité intensive, une température comprise entre 15 et 16 °C, 18 °C pour une personne exerçant un poste debout nécessitant peu d’activité. Quant à une personne étant assise, une température comprise entre 21 et 23 °C est plutôt recommandée.

Il faut savoir que si la vitesse de l’air n’excède pas 0,2 m/s, ce qui est en majeure partie le cas d’un logement ou d’un bâtiment, il est possible de déterminer une température dite de confort, aussi trouvée sous l’appellation de température opérative pouvant être définie par le calcul suivant :

• température de confort = (température de l’air + température des parois) / 2

Même si des paramètres définissent la zone de confort, le confort est aussi déterminé par des critères plus subjectifs variant d’une personne à une autre. Ces facteurs d’ordre physiologique sont les suivants :

• le sexe ;
• l’âge ;
• l’état de santé ;
• la perception de chacun ;
• les différences culturelles.

Ces caractéristiques font donc que la sensation de confort est ressentie différemment d’un individu à l’autre.

Diagramme de l’ASHRAE et détermination d’une zone de confort

Il n’est que peu probable de pouvoir établir une température de confort pouvant correspondre à chaque individu. Comme vu précédemment, des facteurs sont à prendre en compte dans la détermination de cette sensation de confort.

Les personnes se trouvant en situation de repos sont plus sensibles aux variations de températures et nécessitent des températures plus élevées afin de se trouver dans la zone de confort.
A contrario, les personnes étant en situation d’activité intense et nécessitant une évacuation de chaleur importante auront une zone de confort se situant à de plus faibles températures.

Pour une zone de confort optimale, une température de 22 °C est attendue, pour une humidité relative comprise entre 40 et 65 %. L’homme possède une faculté d’autorégulation. Cette dernière permet de constituer une zone de confort, c’est-à-dire une zone où la variation de perception de confort est faible.

Cette zone de confort en matière de génie climatique est représentée sur le graphique de l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers), qui est une société internationale spécialisée dans le domaine du génie thermique et climatique.
Sur ce graphique, sont donc représentées les températures en fonction de l’humidité relative.
Il faut savoir qu’à température et pression données, l’eau se matérialise sous la forme de vapeur dans l’air. Dès lors où les températures augmentent, il en est de même pour la quantité de vapeur.

Un indicateur, regroupant les paramètres définissant la zone de confort, cités plus haut dans l’article, permet de mesurer cette zone dite enthalpique. Les conditions de confort ne sont pas les mêmes selon la situation à laquelle on fait face. Cet indicateur est donc le vote moyen prévisible noté PVM (Predicted Mean Vote).

Cet indice repose sur un vote concernant la sensation de confort réalisé par de nombreuses personnes. Suite à cela, une graduation permet de classer les valeurs de PVM selon l’échelle suivante :

• -3 : froid
• -2 : frais
• -1 : légèrement frais
• 0 : neutre, la sensation de confort est optimale
• +1 : légèrement tiède
• +2 : tiède
• +3 : chaud

Les graduations positives se traduisent par une température supérieure à la température idéale tandis que les graduations négatives représentent une température inférieure à celle considérée comme idéale.
La zone de confort se situe entre les valeurs -1 à +1.