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FONDS COMMUN DE COOPÉRATION AQUITAINE / EUSKADI 2009 EKO Efficacité énergétique et confort dans la construction « Adaptation de la conception des bâtiments pour une optimisation du confort des usagers en réduisant la demande énergétique associée aux systèmes énergétiques Siège social 67 rue de Mirambeau– 64600 ANGLET tél : 05 5903 6129 fax : 05 5963 5541 www.nobatek.com Site EcocampusEsplanade des Arts et Métiers– 33 405 TALENCE tél : 05 5684 6370 fax : 05 5684 6371 www.ecocampus.net

EKO - L’innovation ouverte pour le bâtiment durable publiques/NOBATEK_EKO_final… · d’énergie du bâtiment, ainsi une qualité d’isolation minimale de chaque paroi ... confort

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FONDS COMMUN DE COOPÉRATION AQUITAINE / EUSKADI 2009

  

     

          

EKO

Efficacité énergétique et confort dans la construction « Adaptation de la conception des bâtiments pour une

optimisation du confort des usagers en réduisant la demande énergétique associée aux systèmes énergétiques

 

 

 

   

Siège social 67 rue de Mirambeau– 64600 ANGLET  tél : 05 5903 6129 fax : 05 5963 5541  www.nobatek.com

Site EcocampusEsplanade des Arts et Métiers– 33 405 TALENCE  tél : 05 5684 6370 fax : 05 5684 6371  www.ecocampus.net 

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  2/33

REGISTRE DES VERSIONS 

 

 

Référence  Version Date Changements

EKO  VF1  06/07/2011 Document original 

  

 Rédacteurs      Relecture 

 M Antoine DUGUE  M Frédéric BETBEDER Mlle Caroline COSTE   M Maxime HILAIRET       

 

 

Projet réalisé dans le cadre du Fonds Commun Aquitaine‐Euskadi 2009 soutenu par : 

 

 

 

Le Conseil Régional d’Aquitaine  

 

 

 

 

 

Le Gouvernement Basque  

 

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  3/33

Sommaire   

Introduction ................................................................................................................................ 5 

I.  Aspect Réglementaire ........................................................................................................ 6 

1.  La réglementation française ............................................................................................ 6 

2.  Les normes françaises et internationales ......................................................................... 6 

3.  Certifications environnementales .................................................................................... 7 

II.  Définition du confort thermique. ........................................................................................ 9 

III.  Les méthodes de calculs, les modèles ........................................................................... 10 

1.  Le bilan énergétique ...................................................................................................... 10 

2.  Les paramètres ............................................................................................................... 10 

3.  Les indices de contraintes thermiques ........................................................................... 13 

4.  Conclusions ................................................................................................................... 15 

IV.  Sensibilité des modèles aux différents paramètres ........................................................ 16 

1.  Température d’air et température radiante .................................................................... 16 

2.  Sensibilité du confort à l’humidité relative ................................................................... 17 

3.  Sensibilité du confort à la vitesse d’air ......................................................................... 18 

4.  Sensibilité à l’habillement ............................................................................................. 19 

5.  Adaptabilité ................................................................................................................... 20 

V.  Utilisation du logiciel Design Builder, Energy Plus. ....................................................... 23 

1.  Présentation du logiciel ................................................................................................. 23 

2.  Méthodologie de simulation .......................................................................................... 24 

3.  Analyse de performance de systèmes à l’aide de Design Builder EnergyPlus ............. 24 

VI.  Solutions qui permettent d’améliorer le confort ........................................................... 29 

Conclusion ................................................................................................................................ 31 

Bibliographie ............................................................................................................................ 32 

Annexe ..................................................................................................................................... 33 

    

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  4/33

Table des illustrations   

Figure 1 : confort d'hiver pour la cible 8 de la certification HQE .............................................. 7 Figure 2 : confort d'été pour la cible 8 de la certification HQE ................................................. 8 Figure 3 : Répartition des déperditions thermiques d’une personne en fonction de la température ambiante ............................................................................................................... 11 Figure 4 : Influence du type de vitrage sur la température opérative ....................................... 17 Figure 5 : Graphe montrant la sensibilité de l'indice PMV à l'humidité relative pour différentes températures d'air ..................................................................................................................... 18 Figure 6 : Graphe montrant la sensibilité de l'indice PMV à la vitesse d'air pour différentes températures d'air ..................................................................................................................... 19 Figure 7 : montrant la sensibilité de l'indice PMV à l'indice d'habillement CLO pour différentes températures d'air ................................................................................................... 20 Figure 8 : Zone de confort de Brager ....................................................................................... 22 Figure 9 : Indices PMV au cours de l'année avec une variation brusque quand l'habillement change de valeur ....................................................................................................................... 24 Figure 10: Installation des systèmes de chauffage pour chacun des locaux étudiés ................ 25 Figure 12 : Bâtiments Evalis servant de support à l'étude du confort ...................................... 25 Figure 13 : Comportement du bâtiment avec plancher chauffant du 1 au 8 janvier ................ 26 Figure 14 : Comportement du bâtiment avec convecteur 1 au 8 janvier .................................. 27 Figure 15 : Résultats pour le plancher chauffant dans le diagramme de Brager ...................... 28 Figure 16 : Résultats pour le convecteur dans le diagramme de Brager .................................. 28   

Tableau 1: Valeurs du métabolisme pour différentes activités ................................................ 12 Tableau 2: Valeurs du coefficient d'habillement pour différents types de vétement ............... 12 Tableau 3 : Indice PMV ........................................................................................................... 15      

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  5/33

Introduction  Au cours des dix dernières années, nous avons assisté à une croissance démographique importante, due  à  un  fort  impact  environnemental  et  économique.  La  prise  de  conscience  récente  sur l’impossibilité de maintenir  l’actuel modèle de développement urbanistique nous amène à élaborer de nouvelles méthodes pour minimiser l’impact de la construction sur l’environnement.  En  parallèle,  les  exigences  croissantes  sur  la  qualité  de  vie  dans  les  bâtiments  ont  amené  au développement d’un nouveau concept dans la conception des bâtiments : le CONFORT  Les  avancées  technologiques permettent de  réaliser  aujourd’hui des bâtiments  ayant  des besoins énergétiques divisés par deux par rapport aux bâtiments des années 70. Cependant, la climatisation, le  chauffage  et  la  production  d’eau  chaude  sanitaire  représentent  encore  le  quart  de  la consommation  énergétique  européenne  et  par  la même,  des  émissions  de  CO2.  Le maintien  du confort  des  usagers  est,  de  nos  jours,  encore  trop  associé  à  des  consommations  énergétiques élevées.  Ainsi,  il  paraît  important  de  développer  des  méthodologies  et  des  techniques  permettant  de maintenir un niveau de confort acceptable pour les usagers, sans recourir à de fortes consommations énergétiques, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre.  Enfin  la  notion  de  confort  est  aujourd’hui  uniquement  associée  à  la  température  intérieure. L’hygromètre  est  un  objet  rare  dans  les  logements  alors  que  le  thermomètre  y  est  omniprésent. L’humidité des  locaux résidentiels ou tertiaire est pourtant un paramètre à  la  fois de confort et de qualité sanitaire de l’air.  L’objectif poursuivi dans  le présent projet est donc d’orienter  la conception des bâtiments vers des bâtiments « zéro émissions » tout en maintenant en hiver comme en été un haut niveau de confort, ciblé sur la température et l’humidité intérieur.    

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  6/33

I. AspectRéglementaire

1. Laréglementationfrançaise 

Code du travail  

Dans le code du travail, hygiène sécurité et conditions de travail : - Art L‐230‐2 et R‐230‐1 : l’ambiance thermique de travail est un des facteurs à prendre en 

compte dans l’évaluation de risque annuel.  Les  articles  R  235‐2‐9  et  R  235‐2‐10  du  code  du  travail  imposent  que  «  les  équipements  et caractéristiques des locaux de travail et locaux annexes doivent permettre d’adapter la température à  l’organisme  humain  pendant  le  temps  de  travail  compte  tenu  des  méthodes  et  contraintes physiques supportées par les travailleurs.»  

La Réglementation Thermique française.  La réglementation thermique définit un ensemble de critères que doivent respecter  l’ensemble des nouveaux bâtiments construits. Parmi celles‐ci  les plus  remarquables portent sur  la consommation d’énergie du bâtiment, ainsi une qualité d’isolation minimale de chaque paroi et ainsi du bâtiment est obligatoire, il y a aussi obligation de résultat sous la forme de consommation d’énergie maximale autorisée. Celle‐ci  propose  aussi  un  calcul  visant  à  définir  le  confort  d’été  dans  un  bâtiment.  Celui‐ci  est présenté telle que :  

Le calcul de  l'évolution des  températures  intérieures d'un groupe de  zones est mené  sur une  journée  chaude  de  référence  au  pas  de  temps  horaire  et  corrigé  par  un  effet séquentiel. Le calcul est mené sur 7  jours en commençant  le  lundi avec une  température initiale de masse de 26 °C. Pour le résidentiel, on retient les résultats du 7e jour et pour les autres cas du 5e jour (vendredi). 

 Il  faut    noter  que  ce  calcul  est  intégré  dans  les  logiciels  de  Réglementation  Thermique  comme ClimaWin  ou  Peyrenoud  et  ainsi  réalisé  pour  chaque  nouvelle  construction.  Ainsi  il  faut  que  la température d’inconfort calculé par le logiciel selon la réglementation soit inférieure à une valeur de référence. Cette température d’inconfort est définie de la manière suivante : 

- Dans  le  résidentiel, Tic est  la valeur maximale des  températures opératives obtenues pour toute la journée (24 h). 

- Dans le non résidentiel, Tic est la valeur maximale des températures opératives obtenues en période d’occupation. 

2. Lesnormesfrançaisesetinternationales Les normes ISO 7243 et ISO 7933 sont mentionnées dans le code du travail articles L‐230‐2 et R‐230‐1.  Voici un ensemble de normes abordant le thème du confort de l’usager dans un bâtiment. 

- NF EN X35‐20. Ambiance chaude. Estimation de la contrainte thermique de l’homme au travail basée sur l’indice WBGT. 

- NF EN X35‐202. Appareils et méthodes de mesure des grandeurs physiques. - NF EN X35‐204 (ISO 7993 7933) : Ambiances thermiques chaudes. Détermination analytique 

et interprétation de la contrainte thermique fondées sur le calcul de la sudation requise. 

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- NF EN X35‐206 ISO 9920. Ergonomie des ambiances thermiques. Détermination de l’isolement thermique de la résistance à l’évaporation d’une tenue vestimentaire. 

 - ISO 7730. Ergonomie des ambiances thermiques ‐‐ Détermination analytique et 

interprétation du confort thermique par le calcul des indices PMV et PPD et par des critères de confort thermique local 

o Inconfort Général :PMV et PPD. Formules. Equations. o Inconfort local : courant d’air, Différence verticale de la température de l'air, sols 

froids ou chauds, asymétrie de température de rayonnement 

3. Certificationsenvironnementales La  certification HQE prend  en  compte  le  confort hygrothermique,  c’est  la huitième des  14  cibles. Comme propose  à  cette  certification,  il  y  a  trois niveaux pour  atteindre  la  cible,  le premier base, ensuite performant, ensuite très performant. Dans  les  documents  édités  par  l’association  HQE,  des  tableaux  présentant  les  différents  points correspondant  à  ces  niveaux  sont  détaillés.  A  titre  d’exemple  voici  deux  des  quatre  tableaux correspondants à  la cible 8 : confort hygrothermique, ceux‐ci étant  le confort d’hiver et  le confort d’été.  

Figure 1 : confort d'hiver pour la cible 8 de la certification HQE

 

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Figure 2 : confort d'été pour la cible 8 de la certification HQE 

   

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II. Définitionduconfortthermique. La notion de confort est complexe. Elle correspond à une  sensation de bien‐être par  rapport à un sens. C’est pourquoi on parle de confort visuel, confort acoustique, confort olfactif et celui qui nous intéresse dans cette étude le confort thermique qui est à associer au sens du toucher.  On notera que le confort se définit surtout par opposition à l’inconfort : on l’oppose à la sensation de froid, à  la sensation de chaleur, à celle d’humidité, de sécheresse de  l’air. On  répondra mieux à  la question : avez‐vous froid ou chaud ? que : sentez vous bien thermiquement ?  En effet le confort traduit l’activité que doit fournir le corps humain pour arriver à un équilibre. C’est sa réponse aux conditions extérieures. Plus celle‐ci est faible, plus il y aura confort. Et les notions de froid ou chaud traduisent l’activité du corps.  La  température  de  l’air  n’est  pas  le  seul  paramètre  physique  affectant  le  confort  thermique  des individus,  l’humidité  de  l’air,  la  vitesse  du  déplacement  de  l’air  ambiant,  les  températures  des surfaces environnantes sont les principaux. A ceux‐ci s’ajoute le caractère psychologique, toutes les personnes ne ressentent pas le confort de la même  façon.  A  une  condition  donnée,  certains  diront  souffrir  de  chaleur,  alors  que  d’autres  se sentiront bien. Et enfin, celui‐ci est variable dans le temps, et variable dans l’espace. A quel moment l’étudier, dans quels lieux ?  Au moment où le but est de réduire au maximum les consommations d’énergie des bâtiments, il faut garder à l’esprit que l’objectif principal d’un bâtiment est d’assurer des conditions de confort pour les utilisateurs afin qu’ils réalisent au mieux leurs activités. Il  faut  donc  à  la  fois  optimiser  le  confort  tout  en  cherchant  à  diminuer  les  consommations énergétiques. Pour ceci, il faut définir un modèle de confort. Nous présenterons les normes faisant intervenir le confort, les modèles et leurs spécificités…       

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  10/33

III. Lesméthodesdecalculs,lesmodèles

1. Lebilanénergétique Bilan thermique  Le confort thermique repose sur l’équilibre thermique de l’individu, autrement dit de la stabilité de la température corporelle (de 37°C).  Bilan thermique :  À l’équilibre on a : M‐W=L Avec, 

- M : production de chaleur métabolique - W : travail mécanique fourni à l’extérieur - L : les pertes par chaleur entre l’individu et l’environnement extérieur 

  

 - Qres : perte de chaleur latente et sèche par respiration par les voies respiratoires - Qc : perte de chaleur par convection entre la peau et l’air ambiant - Qr : perte de chaleur par rayonnement entre la peau et l’environnement extérieur - Ersw : perte de chaleur latente par sudation au niveau de la peau - Ediff : perte de chaleur par diffusion au niveau de la peau 

 Il  faut noter que  l’on se ramène  toujours à  l’équilibre  thermique mais en plus ou moins de  temps. L’indicateur principal est donc  la réponse que doit fournir  le corps pour se ramener à cet équilibre. Plus elle est  faible, plus on  s’approche de  la position de  confort.  La  réponse de  l’individu  va être propre à chacun et dépendra de la perception des variations thermique. 

2. Lesparamètres Les paramètres influant sur le bilan thermique sont les suivants (paramètres physiques et variables humaines qui peuvent être mesurés) On distingue les variables climatiques : 

Température de l’air, Ta (ou température ambiante) 

Température moyenne de rayonnement, Tr 

Vitesse de l’air, Va 

Humidité de l’air, w Et les variables physiologiques : 

La production de chaleur métabolique, M (norme AFNOR X35205) 

Facteurs liés à l’isolement des vêtements, Fcl (norme ISO 9920) : isolement thermique, résistance à l’évaporation. 

La température de la peau et la température interne 

Le taux de production d’humidité (transpiration)  Adaptation de l’homme à la chaleur  Le confort est également défini par la capacité de l’individu à s’adapter aux variations de chaleur. La thermorégulation de  l’individu  peut  se décliner  en deux  types  de mécanismes : physiologiques  et comportementaux.  

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  11/33

Les mécanismes physiologiques se caractérisent par : 

La fréquence cardiaque 

La sudation 

Le frissonnement 

Vasoconstriction/vasodilatation des vaisseaux sanguins  Les facteurs  influençant ces deux paramètres (et qui seront différents d’un  individu à  l’autre) sont : l’acclimatement, l’entraînement physique, l’âge, le sexe, le poids, le régime alimentaire et la prise de médicaments.  Les mécanismes comportementaux sont : 

- Ajouter  ou  enlever  des  « épaisseurs »  de  vêtement.  Donc  augmenter  ou  diminuer  la résistance thermique des vêtements. 

- Le métabolisme souvent noté M  

Figure 3 : Répartition des déperditions thermiques d’une personne en fonction de la température ambiante 

 Le métabolisme traduit l’activité du corps, sa production métabolique. Il peut être exprimé en W/m² ou  être  ramené  à  une  valeur  de  référence,  et  s’exprimé  en met  avec  1  comme  valeur  pour  une activité de repos, assis.  

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  12/33

Tableau 1: Valeurs du métabolisme pour différentes activités 

 - L’habillement 

 C’est  l’isolement  thermique  apporté  par  les  vêtements.  L’habillement  influe  sur  le  terme  de convection : plus  il est élevé, plus  il  limite  les échanges, mais aussi  le terme d’échanges radiatifs,  là aussi les vêtements de par le fait qu’ils couvrent la peau limitent les échanges radiatifs. L’isolation des vêtements peut se trouver dans la norme ISO 9920. 

Tableau 2: Valeurs du coefficient d'habillement pour différents types de vétement 

EKO: Efficacité énergétique et confort dans la construction Rapport FinalPage  13/33

3. Lesindicesdecontraintesthermiques De nombreux indices de contraintes ont été proposés, à savoir :  

Les indices globaux calculés à partir des paramètres thermiques intégrés au niveau de l’appareil de mesure : le WBGT (Wet Bulb Globe Temperature, Yaglou et Minard 1957), le WGT (Wet Globe Temperature, Botsford 1971) et l’indice de Minier (Mas 1990) 

 

Les indices analytiques empiriques déterminés à partir des paramètres primaires (Ta, Va, Th, Tg, Pa) au moyen d’abaques : ET (Température Effective, Yaglou 1927), le P4SR (Predicted Four Hour Sweat Rate, Mc Ardle, 1947) et To (Température Opérative) 

 

Les  indices  analytiques  basés  sur  le  bilan  thermique,  déterminés  à  partir  de  paramètres   primaires et des équations mathématiques du bilan thermique. On peut les séparer en deux grandes classes, ceux qui réalisent un bilan thermique à un nœud (interface peau‐air) et ceux qui  se basent  sur un bilant  thermique  à deux nœuds  (interface  corps peau  puis  interface peau vêtement). Le HSI  (Heat Stress  Index, Belding et Hatch 1955),  l’ITS  (Index of Thermal Stress,  Givoni  1963),  le  PMV‐PPD  (Fanger,  1972)  sont  des  indices  à  un  nœud.  SET  New Standard Effective Temperature  (Gagge, 1967), PET  (Physiological Equivalent Temperature, Hoppe, 1993),  les modèles de KSU  (Kansas  State University)  et de  la  fondation Pierce qui donne un indice type PMV sont tous basés sur un bilan à deux nœuds. 

 

La température opérative  C'est la température d’un local fictif, assimilé à un corps noir à température uniforme, dans lequel un occupant échangerait  la même quantité totale d’énergie  (radiative et convective) que dans  le  local réel. Elle est donnée par l’expression 

∗ 1 ∗  Avec :   ‐ Tair la température de l’air   ‐ Tr : la température radiante moyenne   ‐ h, coefficient de pondération entre les échanges convectifs et les échanges radiatifs  Pour  la température radiante moyenne, on considère une personne située au milieu de  la pièce, et c’est alors la moyenne des températures de surface pondérées par leurs surfaces. 

∑ ∗∑

 

 Le plus souvent le coefficient de pondération h est pris égal à 0,5. La température opérative est alors la moyenne des températures d’air et radiante.  

L’indice WBGT – Norme ISO 7243  Cet indice peut estimer le caractère tolérable d’une situation de travail à la chaleur et fixe les cycles de travail et de repos en vue de réduire les contraintes. Il se calcul en fonction de la température du globe noir, Tg et de la température humide naturelle, Thn selon la relation :  

TgThnWBGT *3,0*7,0  

 

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Il définit une  température  limite de  travail suivant  le métabolisme et  l’acclimatement de  l’individu pour une tenue de travail ordinaire de 0,6 clo. Lorsque  la température dépasse  le WBGT, un repos doit être accordé.  Remarque : La température de globe n’est représentative de  la température radiante que dans des conditions stables. De plus  il est difficile de mesurer  la température opérative  (peut varier selon  la hauteur).  En  pratique,  l’indice  WBGT  sert  au  dépistage  de  situations  à  risque  de  contrainte thermique ; si le résultat du WBGT est supérieur à 25°C la situation doit être analysée de façon plus approfondie.  

La Température Opératoire ou température opérative ‐ Norme américaine ASHRAE  Cette norme définit les conditions dans lesquelles 80% des personnes en bonne santé sont dans une situation confortable. Elle se base sur la même notion du confort thermique que la théorie de Fanger (bilan  thermique  équilibré,  production  de  sueur  limitée  et  température  de  peau  limitée).  Elle  est utilisée pour l’évaluation du confort dans une situation de travail, en particulier sédentaire.  L’ASHRAE  (American  Society  of Heating,  Refrigerating  and Air  Conditioning  Engineers)  spécifie  les normes  de  confort  du  corps  dans  son  ensemble  en  termes  de  température  opératoire,  To.  Cette température tient compte de la température de l’air, du rayonnement thermique et de la vitesse de l’air (jusqu’à 0,15‐0,2 m/s). Elle prend donc à la fois en compte les effets convectifs et radiatifs.  Elle fournit donc les plages de température opératoire et d’humidité acceptables pour des personnes portant  des  vêtements  d’été  ou  d’hiver  habituels  et  effectuant  un  travail  léger,  sédentaire.  Elle considère  également que  la  température opératoire peut  augmentée  jusqu’à 3°C  au dessus de  la zone de confort lorsque la vitesse de l’air dépasse 0,2 m/s. De plus la To ne peut pas varier de plus de 0,5°C à l’heure.  L’ASHRAE propose aussi des critères sur les conditions environnementales du confort thermique local telles  que  l’asymétrie  de  la  température  de  rayonnement  ou  la  température  des  planchers. Mais celles‐ci sont difficile de mesurer (nécessité d’appareils spéciaux).  

Norme ISO 7730 et indices PMV et PPD  Cette norme internationale reprend la théorie de FANGER selon laquelle trois conditions doivent être définies pour qu’une personne soit en situation confortable : 

Un bilan thermique équilibré (iso 7730) 

Une évaporation sudorale située dans les limites du confort (iso 7933) 

Une température moyenne de peau située dans les limites du confort  Il  faut  calculer  le métabolisme  du  corps  sous  les  contraintes  climatiques  et  physiologiques,  de  la valeur du métabolisme en considérant que l’on est à l’équilibre ; on obtient le PMV (Predicted Mean Vote).  Les  recherches menées  sur  le  thème  du  confort,  ont  permis  de  développer  des modèles mathématiques qui simulent  la réponse métabolique de  l’occupant dans un environnement donné. On peut alors se situer sur une échelle comme la suivante :      

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Sensation  Description 

3  Chaud 

2  Tiède 

1  Légèrement Tiède 

0  Neutre 

‐1  Légèrement Frais 

‐2  Frais 

‐3  Froid Tableau 3 : Indice PMV 

Les paramètres physiques peuvent être évalués grâce à  la norme  ISO 7726, qui décrit  les différents capteurs à utiliser et recommande certaines procédures de mesures.  Deux autres modèles du même  type existent et  sont utilisés dans  le  logiciel Energy Plus, Pierce et KSU.  Ce  sont  des modèles  à  deux  nœuds,  alors  que  Fanger  est  à  un  seul  nœud.  En  effet  Fanger considère  les  échanges  entre  le  corps  et  l’extérieure.  Alors  que  Pierce  et  KSU  séparent  le  corps humain en deux parties, le noyau et la peau et définit des échanges entre les deux. Ils aboutissent à des valeurs un peu différentes pour le métabolisme et donc pour le PMV.  

4. Conclusions 

Le  confort  thermique a été défini et on a vu qu’il  correspond à un bilan  thermique  réalisé  sur un 

individu. Ce bilan faisant intervenir un grand phénomène il peut être simplifié et écrit de nombreuses 

façons, c’est pourquoi il existe différentes indices visant à caractériser le confort. On peut classer ces 

modèles en deux grandes catégories : les indices globaux et les indices analytiques. 

Dans  la  suite  du  rapport,  nous  allons  étudier  de  plus  près  un  de  chaque  et  nous  allons  plus 

particulièrement étudier leurs sensibilités à différentes variables et leurs applications dans des cas de 

simulation. 

 

 

 

 

   

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IV. Sensibilitédesmodèlesauxdifférentsparamètres Comme  on  a  vu  dans  la  partie  précédente  différents  paramètres  entrent  en  compte  dans  les différents modèles de confort thermique. 

- les paramètres d’ambiance : température d’air, humidité de l’air, vitesse de l’air - les  paramètres  locaux :  les  températures  de  surface  et  leurs  émissivités  des  matériaux 

associés - les paramètres propres aux personnes : l’habillement CLO, le métabolisme lié à l’activité 

Et  il faudrait rajouter  l’aspect subjectif  lié à  la perception du confort thermique, ainsi  la couleur de l’environnement,  l’état d’esprit de  la personne peuvent  impacter sa réponse quant à son sentiment de confort.  Nous allons donc  isoler  chacun de  ces paramètres pour voir  l’influence qu’il a  sur  les modèles de confort retenus. L’analyse se fera dans un premier temps au niveau théorique, c'est‐à‐dire sans avoir recours  à  un  logiciel, mais  seulement  aux  équations  définissant  ces modèles  puis  en  utilisant  le logiciel Design Builder. On prendra  l’indice de Fanger comme modèle de référence car c’est  le plus abouti et qu’il est défini par rapport au confort physiologique.  

1. Températured’airettempératureradiante Déjà, on peut se demander si ces deux températures peuvent être très différentes dans la réalité et si cela a une influence sur le confort. On considère une salle fortement vitrée qui a un thermostat basé sur la température d’air de 20°C et une température extérieure faible. On a donc une température d’air d’exactement 20°C, alors que la température des vitrages va être  faible. Si  la  salle est complètement vitrée  latéralement on aurait Tr=4/6*Tvitrage + 2/6*Tair (il y a en effet 4 surfaces latérales vitrées et le plafond et le plancher que l’on peut considérer à la température d’air). Ainsi si la température de vitrage est basse (ce qui est très liée à la résistance thermique du vitrage), on  a  une  température  radiative  bien  inférieure  à  la  température  d’ambiance,  et  donc  une température opérative là aussi bien inférieure. Si la salle est parfaitement isolée, la température des surfaces serait aussi de 20°C, et la température opérative, égale aux températures radiantes et d’air.  On  voit  bien  avec  ces  deux  cas,  que  la  température  d’air  ne  suffit  pas  à  caractériser  le  confort thermique.  C’est  ce  que  l’on  appelle  souvent  l’effet  de  paroi  froide  qu’il  faut  aussi  prendre  en compte.  En  régime permanent,  la  relation donnant  la  température du  vitrage en  fonction de  sa  résistance thermique est : 

∗  

∗ ∗  

 Avec : 

- Ri la résistance thermique du vitrage ou Uvitrage son inverse. - Tint et Text les températures intérieures et extérieures 

 Pour une température extérieure de 0°C, une température intérieure de 20°C. Une résistance thermique intérieure et extérieure données par la RT et valant respectivement 0,05 et 0,13, la seule variable est alors la température de vitrage. 

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Figure 4 : Influence du type de vitrage sur la température opérative 

 Un travail avec seulement la température d’air est donc insuffisant.  Une équipe américaine (Newham and Tiller, 1995) a réalisé un ensemble d’enquête auprès de gens pour évaluer au mieux la sensibilité des paramètres. Ainsi l’enquête menée auprès de 32 personnes à qui l’on demandait de situer leurs sentiments de confort sur l’échelle PMV (cf Tableau 1) comparait ces  résultats avec  la  température opérative  relevée et  l’indice PMV calculé.  Les conditions étaient alors fixées : activité de 70W/m² et l’indice d’habillement 0,78±0,21clo. Le  coefficient  de  corrélation  de  la  régression  linéaire  de  premier  degré  liant  le  vote  PMV  à  la température  opérative  est  très  élevé  (0,97),  ce  qui  traduit  bien  le  fort  lien  entre  température opérative et le confort.  Mais  est  ce  que  la  température  opérative  suffit  à  traduire  le  confort ?  Pour  une  température opérative fixée, quelle est l’impact de la vitesse d’air sur le confort, de l’humidité relative de l’air…  

2. Sensibilitéduconfortàl’humiditérelative C’est dans  le  terme d’échange par évaporation qu’elle entre en  compte dans  le bilan énergétique réalisé au niveau du corps.  Les échanges par évaporation de la sudation ont lieu à la surface de la peau à travers les vêtements. Ils  dépendent  de  la  sudation  SW  et  des  propriétés  d'échanges  de  vapeur  d'eau  vers  l'extérieur  à travers les vêtements. Höppe (1993) propose d'estimer la sudation en fonction des températures de la peau et du corps. Mais cette sudation est conditionnée par un terme d’évaporation maximale à la surface de la peau. En effet, plus l’environnement est humide, plus il sera difficile pour le corps d’évaporer de l’eau. C’est ce qui fait que dans une ambiance chaude et humide, alors que  la sudation devrait être grande,  le 

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6

Température de surface du vitrage

Transmissivité thermique du vitrage

Influence du type de vitrage sur la température opérative

T_vitrage

T_op

T_air

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terme d’évaporation maximale est faible, et le corps ne peut réguler correctement sa température ce qui crée un sentiment d’inconfort.  Une expérience a été conduite par  l’université de Waseda au Japon (Tsutstumi, 2006) pour évaluer l’effet de  l’humidité sur  le confort et sur  la productivité sous des conditions changeantes entre un état chaud et humide à un environnement neutre  thermiquement. Deux chambres adjacentes ont été utilisées,  les sujets étaient exposés à un couple 30°C/70%RH dans  la chambre 1 pendant 15mn avec une activité métabolique de 2 met (c'est‐à‐dire deux fois plus importantes qu’à l’état de repos). Puis ils ont été déplacés dans la chambre 2, où 4 conditions d’humidité ont été examinées (30, 40, 50 et 70%RH).  La  température de  l’air  a  été  ajustée de  façon  à  ce que  la  valeur du  SET  (modèle de Gagge) reste constante. Un effet positif d’une faible humidité sur le confort donné par les sujets a été relevé. Ceci est du au fait que le corps a plus de possibilité de régulation par évaporation. De manière générale le lien entre humidité et  sentiment de confort  semble  faible aux valeurs d’humidités  relatives moins extrêmes. Cependant on note un inconfort plus grand quand l’humidité relative est à 70% le corps ayant du mal à réguler.  

Figure 5 : Graphe montrant la sensibilité de l'indice PMV à l'humidité relative pour différentes températures d'air 

 On peut constater que  la sensibilité est globalement  faible, mais on remarquera cependant qu’elle est deux fois plus grande à 30°C qu’à 20°C. Ceci est logique, comme dit précédemment, c’est le terme de perte de chaleur par sudation qui dépend le plus de l’humidité de l’air. Quand la température est élevée,  le corps a tendance à réguler sa température par sudation, hors plus  le taux d’humidité est élevé, plus la sudation est difficile.  

3. Sensibilitéduconfortàlavitessed’air La vitesse d’air impacte les échanges par convection entre la peau et l’air. Comme la température de peau est presque toujours plus haute que la température extérieure, le terme convectif est un terme négatif,  c'est‐à‐dire  de  refroidissement.  Ainsi  elle  entraine  un  effet  de  froid.  C’est  pourquoi  la sensation  de  température  est  d’autant  plus  élevée  que  la  vitesse  d’air  est  lente,  et  inversement, quand la vitesse d’air est plus conséquente, la température d’air perçue est plus faible. 

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 Ainsi quand  la  température est élevée, ce  rafraichissement améliore  le confort alors que quand  la température est faible, il le dégrade.  

Figure 6 : Graphe montrant la sensibilité de l'indice PMV à la vitesse d'air pour différentes températures d'air 

  Le courant d’air  La  gêne  par  courant  d’air  peut  être  exprimée  par  le  pourcentage  prévisible  de  la  population  se déclarant dérangé par ce courant d’air. Elle peut être calculée à partir de l’équation suivante : 

34 ∗ 0,05 , ∗ 0,37 ∗ ∗ 3,14   Avec Itur, l’intensité locale de turbulence, 10 à 60%, avec 40% comme valeur par défaut.  Le modèle  s’applique  aux  sujets  dont  l’activité  est  légère,  essentiellement  sédentaire,  et  dont  la sensation  thermique est proche de  la neutralité pour  le  corps entier, pour prédire une éventuelle gêne par courant d’air au niveau du cou.  

4. Sensibilitéàl’habillement Ici  il s’agit de vérifier  l’impact de  l’indice d’habillement sur  le bilan thermique. On a vu que celui‐ci influençait différentes équations (échange convectif et radiatif notamment). On fixe donc  les autres 

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variables  et  on  regarde  pour  différentes  températures  d’air  la  variation  du  PMV  en  fonction  de l’indice CLO. On précise que un  indice de 0,4 correspond à un habillement  très  léger  (short et  tee‐shirt) et que l’indice 1,4 correspond lui à un habillement épais.  Autres paramètres fixés égaux à : Met=1.2; Wme=0; Va=0,1; HR=0.6; 

Figure 7 : montrant la sensibilité de l'indice PMV à l'indice d'habillement CLO pour différentes températures d'air 

 Logiquement,  lorsque  la température est faible,  la sensibilité à  l’indice d’habillement est grande. Et on voit que diminuer  l’habillement pour une température élevée n’est pas suffisant pour atteindre une sensation de confort.  On peut à partir de ce graphe définir quel est l’habillement idéal dans ces conditions. C’est l’abscisse du point d’intersection entre la courbe considérée et la droite y=0. Ainsi pour Ta=22°C, l’habillement adapté est de 1. Alors que pour Ta=26°C, l’habillement doit être inférieur à 0,4.  

5. Adaptabilité Il faut noter que les modèles présentés se basent sur une analyse statique. C'est‐à‐dire, à un moment donné, les valeurs que prennent les différents paramètres à cet instant servent à évaluer le confort. Les états précédents ne sont pas pris en compte. L’ambiance thermique est cependant très souvent 

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variable  et  se  pose  alors  la  question  de  l’applicabilité  de  ces méthodes.  La  norme  EN  ISO  7730 propose trois types de condition variable qui peuvent se présenter : cycles de température, dérives ou rampes de température et fluctuations transitoires. 

o Cycles de températures : Ils peuvent  résulter du  contrôle de  la  température dans un  local. Si  l’amplitude de variation  reste inférieure à 1°K, il n’y aura pas répercussion sur le confort. Des variations plus importantes peuvent dégrader le confort. 

o Dérives ou rampes de température : Si la vitesse de changement de la température propre à une dérive ou à une rampe est inférieure à 2 K/h les méthodes relatives aux ambiances stationnaires s’appliquent. 

o Fluctuations transitoires Un  saut  de  température  opératoire  est  instantanément  ressenti.  S’il  est  vers  le  haut,  la  nouvelle sensation thermique correspond au calcul du PMV. Si le saut est vers le bas, la sensation thermique est dans un premier  temps plus  faible que  le  calcul du PMV, puis  remonte vers  la valeur du PMV calculée.  On peut aussi  rajouter des critères supplémentaires  liés à  l’adaptabilité en  fonction des conditions extérieures.  Ainsi  la méthode  de  Brager  repose  sur  le  fait  que  la  plage  de  confort  dépend  de  la température extérieure. Selon cette méthode  le taux d’inconfort des occupants est basé sur  le rapport du nombre d’heures d’inconfort  où  le  couple  (Température  opérative  (Top),  Température  extérieure  (Text))  est  à l’extérieur de  la zone de confort, et  le nombre d’heures  total en période d’occupation. La zone de confort à prendre en compte est la zone de confort BRAGER (cf. ci‐dessous représentation de la zone BRAGER) :  

,

∗ 100 

 Avec : 

- Hocc : nombre d’heures d’occupation où  le couple (Top, Text) est à  l’extérieur de  la zone de confort Brager en [heures] ; 

- Hocc,T : nombre d’heures total d’occupation en [heures] ; - Top  :  Température  opérative  en  [°C]  évaluée  heure  par  heure  qui  tient  compte  de  la 

température de l’air, du rayonnement thermique et de la vitesse de l’air ; - Text : Température extérieure en [°C] évaluée heure par heure. 

 

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Figure 8 : Zone de confort de Brager 

 Le taux d’inconfort est alors souvent limité à 8%.  On note cependant que pour chaque couple placé sur le graphe la réponse à la condition de confort est binaire : le couple est soit dans la zone, et on considère qu’il y a confort, soit il est en dehors de la zone  et  alors  il n’y  a pas  confort. On  pourrait  alors définir un  ensemble de  zones de Brager  à  la manière de l’indice PMV, une zone centrale avec un confort élevé, puis deux autres bandes de part et d’autre correspondant à un confort moyen et l’extérieur serait alors une zone d’inconfort.      

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V. UtilisationdulogicielDesignBuilder,EnergyPlus.

1. Présentationdulogiciel Le  logiciel Design Builder s’appuie sur  l’outil de simulation thermique dynamique  (STD) Energy Plus développé par le département à l’énergie des Etats Unis. Ainsi Design Builder est une interface plus aisée pour réaliser des simulations du comportement énergétiques du bâtiment. Comme  tous  les  logiciels  de  STD  ce  couple Design  Builder  Energy  Plus  sert  d’abord  à  évaluer  un besoin ou une consommation d’énergie d’un bâtiment mais aussi à évaluer  le confort des usagers dans le bâtiment. Energyplus est un des logiciels de STD les plus aboutis permettant notamment d’intégrer la prise en compte des systèmes de chauffage ou de rafraichissement en plus du calcul de besoin. Il calcule aussi différents  paramètres  permettant  d’évaluer  le  confort  thermique  mais  aussi  des  algorithmes permettant de  traiter  ces données. Ainsi nous pouvons dresser  la  liste des paramètres  calculés et ceux qui ne le sont pas parmi ceux qui sont couramment utilisés pour évaluer le confort.  

Paramètre   

Température d’air  Calculé 

Température radiante  Calculé 

Température opérative  Calculé 

Humidité de l’air  Peut être calculé, mais le plus souvent fixé 

CLO  Données d’entrée que l’on peut faire évoluer sur l’année 

Vitesse d’écoulement de l’air  Imposé égale à 0,137 m/ selon ASHRAE 

Métabolisme  Défini par l’utilisateur 

PMV  3 types d’indice 

 Il  faut  remarquer  que  les  algorithmes  de  calcul  du  PMV  sont  proposés  rendant  l’outil particulièrement  intéressant pour  l’analyse du  confort. Cependant,  comme plusieurs des  variables rentrant en compte dans l’algorithme sont soit fixes soit des données d’entrée fixées par l’utilisateur, l’intérêt  est  alors  plus  relatif.  Les  variables  calculées  restant  sont  les  températures  d’air  et températures  radiantes.  La  température  opérative  traduisant  les  deux  est  alors  un  indicateur pertinent du confort de l’usager.  Pour illustrer le fait qu’il est délicat de se fier aux valeurs données du PMV, on peut voir sur la figure plus bas,  le fait que  le  jour de  l’année où  l’habillement CLO change,  les valeurs de PMV (de Fanger tout particulièrement) évoluent très fortement. Ceci démontre que la sensibilité à un paramètre que l’utilisateur maitrise mal est grande.   

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Figure 9 : Indices PMV au cours de l'année avec une variation brusque quand l'habillement change de valeur 

 

2. Méthodologiedesimulation La simulation thermique dynamique a pour but de fournir une méthode qui permette l’amélioration du  comportement  du  bâtiment  en  termes  de  consommation  d’énergie  et  de  confort  de  l’usager. Ainsi elle sert avant tout à faire des études comparatives : on étudiera deux solutions architecturales différentes ou deux systèmes différents sous l’angle de l’impact sur la consommation d’énergie et du confort  de  l’usager.  On  peut  ainsi  travailler  de manière  relative  pour  obtenir  un  bâtiment  plus économe en énergie pour des conditions de confort élevées.  Cependant ceci pose un problème méthodologique. En effet, la minimisation d’une variable de sortie ‐ ici que ce soit l’énergie consommé ou l’inconfort que l’on peut par exemple chiffrer en heure ‐ par rapport à de multiples paramètres d’entrée est une chose relativement aisée, mais  la minimisation des deux variables à la fois est beaucoup plus complexe.  Pour définir une méthodologie adaptée,  il est possible alors de fixer une  limite de confort, et de  la définir  comme  une  contrainte.  Par  exemple  que  le  nombre  d’heures  où  la  température  est supérieure  à  26°c  soit  inférieur  à  une  valeur  défini  comme  une  entrée.  Pour  prendre  en  compte l’évolution  sur  l’année,  il  est  possible  de  rapporter  les  données  de  température  opérative  sur  le graphe de  la zone de Brager, méthode qui plus simple que  le calcul d’un  indice PMV traduit mieux l’évolution de la plage de confort sur l’année.  Ainsi  il  est  possible  de  limiter  le  nombre  d’heures  en  dehors  de  la  zone  de  Brager  pour  l’année entière.  

3. Analysedeperformancedesystèmesàl’aidedeDesignBuilderEnergyPlus

 L’idée est ici de comparer différents systèmes de chauffage et de voir si à même consommation il y a un  impact  sur  la  sensation de  confort de  l’usager. Pour  réaliser  les  simulations nécessaires, on  se base sur  les deux petites maisons en bois situées sur  la parcelle du bâtiment de Nobatek à Anglet. Celles‐ci ont en effet été construites de manière à réaliser des essais comparatifs. C’est dans cette 

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idée qu’on  les utilise  ici, en mettant un système de chauffage sur  l’un et un autre sur  la suivante. Il serait alors possible de réaliser  le test à  l’échelle 1 en  installant réellement un système de plancher chauffant  dans  une  des  deux  et  en  comparant  avec  l’autre  déjà  munie  d’un  convecteur.  Une présentation plus détaillée se trouve en annexe. Pour mettre en avant l’importance des parois, la façade sud est ici complètement vitrée.   Caractéristique de l’étude  Dans  le cadre de  l’étude sur  le confort nous avons étudié  l’impact de deux systèmes de chauffages différents : 

- Système de chauffage par convection - Système de chauffage par plancher chauffant 

 Figure 10: Installation des systèmes de chauffage pour chacun des locaux étudiés 

 Pour effectuer des simulations comparatives de ces deux systèmes nous avons utilisé comme modèle 

les deux bâtiments d’Evalis qui sont identiques.  

Figure 11 : Bâtiments Evalis servant de support à l'étude du confort

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Les caractéristiques de simulation sont les suivantes : - Température de consigne : 20°C - Température de pilotage des chauffages : Température d’air - Fichier du climat de Saint Sébastien (ESP) - Ventilation de 1,5 vol/h - Baie vitrée au sud‐est (en double vitrage) - L’occupation et les apports internes sont les mêmes dans les deux cas - Le chauffage est actif de façon continue sans ralentis nocturne 

 

Résultats

Plus bas,  les résultats des simulations sur une semaine du mois de  janvier. On peut voir  l’évolution des températures ainsi que le bilan énergétique sur l’enveloppe.  

 Figure 12 : Comportement du bâtiment avec plancher chauffant du 1 au 8 janvier

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Figure 13 : Comportement du bâtiment avec convecteur 1 au 8 janvier

Pour  les  consommations,  si  on  considère  que  l’efficacité  des  systèmes  est  la  même  alors  les consommations  le sont aussi. En effet,  les besoins sont calculés à partir d’un bilan énergétique sur l’enveloppe à chaque heure, comme la température d’air est la même dans les deux cas, les pertes et donc les besoins sont les mêmes.   Analyse du confort  Dans notre cas  l’indicateur de confort choisi est  la température opérative. Les courbes précédentes nous montrent clairement que pour une température d’air maintenue à 20°C  dans les deux cas nous obtenons une température opérative plus forte dans le cas du chauffage par plancher chauffant que dans celui par convecteur. Cet écart est du au fait que le plancher chauffant émet la chaleur de façon radiative (par rayonnement) alors que le convecteur émet de façon convective.  

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Figure 14 : Résultats pour le plancher chauffant dans le diagramme de Brager

Figure 15 : Résultats pour le convecteur dans le diagramme de Brager

Une simulation annuelle pour chacun des systèmes de chauffage permet de mettre en évidence une répartition différente des nuages de point pour chacun des systèmes de chauffage. Pour le système convectif les heures d’inconfort qui se traduisent par un pointe en dehors des limite définis par  les  limites supérieures et  inférieures de  la zone de Brager sont au nombre de 1492 soit 

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16,9%  alors  qu’avec  le  plancher  chauffant  il  y  a  seulement  0,4  %  d’heures  d’inconfort  (soit  37 heures).  Ces  résultats nous montrent que pour une même  température d’air on obtient une différence de confort en  fonction du  système de chauffage et plus particulièrement de  son mode d’émission de chaleur.  Ici on voit que  le chauffage radiant est plus efficace en terme de confort que  le chauffage par convection. Il faut rajouter que pour un système de rafraichissement le résultat est le même. 

VI. Solutionsquipermettentd’améliorerleconfort On entend  ici par solutions  les systèmes énergétiques comme  les choix architecturaux ou même  la méthodologie de travail qui vont dans le sens de l’amélioration de la qualité de confort du bâtiment.   L’effet de paroi froide.  Nous  avons  présenté  cet  effet  dans  le  paragraphe  IV.1  qui  est  lié  à  des  températures  de  parois froides. Premièrement, pour des parois opaques  isolées,  l’emplacement de  l’isolation a un  impact minime  sur cet effet. En  fait, on  le  retrouve  surtout pour  les parois vitrées qui ont une  résistance thermique faible. C’est pourquoi un double vitrage limite fortement cet inconfort comparativement à un simple vitrage. Il faut noter que la condensation superficielle que l’on peut retrouver du côté intérieur d’un vitrage est liée à cet effet. Là aussi les risques sont nettement plus grands avec un simple vitrage.  La sensation de chaud ou froid au contact avec un matériau est caractérisée par l’effusivité. En effet deux  surfaces  à  températures  différentes  échangent  d’autant  plus  de  chaleur  que  l’effusivité  des matériaux est grande. Ainsi les matériaux dits chaud au toucher sont des matériaux à faible effusivité car la chaleur allant de la main vers le matériau (la température de la main est ici considérée la plus élevée) est  faible, ce sont  les matériaux comme  le bois,  les  isolants… Au contraire,  les métaux,  les minéraux ont une effusivité élevée. Les matériaux à effusivité élevées sont utiles pour augmenter l’inertie d’un bâtiment, par contre, ils sont moins  agréables  pour  la  sensation  de  toucher  (surtout  en  hiver),  et  les matériaux  à  faible effusivité étant peu utiles pour l’inertie sont par contre plus agréable au toucher.  Humidité de l’air  En  général,  dans  un  bâtiment  neuf  dans  des  conditions  que  l’on  peut  qualifier  de  classique, l’humidité  de  l’air  n’est  pas  un  problème.  Cependant,  elle  l’est  l’hiver  dans  des  locaux  anciens dégradant  ainsi  la  sensation  de  confort.  La  réhabilitation  énergétique  passant  par  une meilleure étanchéité  à  l’air  du  bâtiment  et  des  systèmes  maitrisés  (extraction  d’air  avec  un  système  de chauffage) permet  le renouvellement de  l’air et d’abaisser  l’humidité relative de  l’air car celui‐ci est chauffé. L’étanchéité là aussi minimise la consommation d’énergie. Ceci montre que ces deux problèmes ne sont pas distinctes ni identiques, mais bien dépendant l’un de l’autre : la réflexion doit toujours être double.  Courant d’air  Là aussi, dans  la partie sur  l’étude de sensibilité aux variables, nous avons présenté ce phénomène. Sa particularité est alors qu’en hiver c’est une source d’inconfort, en été, au contraire  il permet de l’améliorer. 

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Ainsi un système installé pour améliorer le confort l’été peut être gênant l’hiver ou plus simplement un  système  mal  mis  en  place  sera  source  d’inconfort  l’hiver.  Un  exemple  simple  est  celui  du chauffage par ventilation : tout bâtiment a un système pour  le renouvellement de son air. En hiver, l’air  neuf  arrivant  de  l’extérieur  et  donc  à  une  température  relativement  basse,  (même  après  un échangeur double flux ou un premier système de chauffage) ne doit pas être soufflé près des usagers des bâtiments. Ainsi  le réseau de soufflage et en particulier  les bouches de ventilation doivent être placés en prenant en compte ce point.  Dans des  zones  chaudes  sans  système de  rafraichissement,  ce  courant d’air peut être obtenu par deux manières  distinctes.  La  première  repose  sur  l’utilisation  d’un  système  brassant  l’air  tel  un ventilateur. D’après la figure 3 pour la sensibilité du PMV à la vitesse d’air on voit qu’un tel courant d’air  a  bien  un  effet  bénéfique  non  négligeable.  L’autre  solution  est  le  recours  à  la  ventilation naturelle  de  telle  manière  à  renouveler  l’air  et  rendre  celui‐ci  mobile.  L’article  « la  ventilation naturelle peut elle assurer le confort d’été ? » paru le 17/06/2011 sur le site de la revue Le Moniteur présente bien cette solution. On  retient en particulier qu’il n’y a pas de solutions particulièrement meilleures que les autres, mais qu’il faut bien travailler au cas par cas.   Inconfort d’été  Il faut ici distinguer les constructions que l’on peut qualifier d’anciennes aux constructions récentes. En  effet,  ces  dernières  se  caractérisent  par  de  bonnes  isolations  et  une  étanchéité  élevée,  le chauffage du bâtiment est assuré à faible coût et permet d’atteindre une température de confort de 19 ou 20°C. Cependant, souvent l’été si il n’y a pas de système de rafraichissement (si il y en a un, il peut  être  considéré  comme  une  surconsommation  inutile),  la  problématique  du  confort  d’été  se pose car un bâtiment fortement isolé ayant des apports de chaleur conséquents peut se transformer en  accumulateur  de  chaleur.  Ainsi  pour  les  bâtiments  neufs  on  peut  présenter  la  méthode  de réflexion pour  assurer  le  confort dans  le bâtiment :  il  s’agit de peu  consommer  l’hiver  et d’éviter l’inconfort lié à de hautes températures l’été. De cette manière le problème est en partie découplé. Il s’agit d’assurer un bâtiment avec une  forte  isolation muni d’un système de renouvellement d’air associé à un échanger double flux de manière à limiter les pertes de chaleur liées au renouvellement, et les apports solaires l’été doivent être maitrisés de manière à éviter les surchauffes.   Le rôle de l’usager  Enfin,  au‐delà  des  systèmes  et  des  choix  architecturaux,  l’usager  joue  un  grand  rôle  dans  la consommation  énergétique  d’un  bâtiment.  Un  bâtiment  bien  que  « bien  construit »  et  donc nécessitant en théorie de faibles apports énergétiques, peut s’avérer très peu efficace si les usagers l’utilisent mal. On peut dire qu’un bâtiment vient avec un mode d’utilisation optimale et l’usager doit le suivre. Une centrale de traitement d’air associée à un échangeur double flux n’est efficace que si l’étanchéité  du  bâtiment  est  élevée  et  que  toute  la  rénovation  d’air  se  fait  par  cette  centrale.  Si l’usager laisse des fenêtres ouvertes pour assurer le renouvellement d’air, alors la solution n’est pas efficace ce qui engendre des surconsommations d’énergie.  Ensuite, c’est  l’usager du bâtiment qui  fixe  le besoin par  les  thermostats qu’il choisit. Un degré de plus ou de moins entraine des variations de la consommation d’énergie. L’usager peut jouer sur ses couches vestimentaires pour améliorer son propre confort thermique avant d’utiliser les systèmes de chauffage ou de rafraichissement.   

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Conclusion Cette étude a mis en avant le fait que la sensation de confort est complexe à définir car elle dépend d’un  grand  nombre  de  facteurs  qu’ils  soient  inhérents  à  la  personne  au  sens  physiologique  ou psychologique ou ceux traduisant  l’ambiance de  la zone dans  laquelle  il se situe.  Il est alors normal de trouver un grand nombre d’indices définis de telle manière à caractériser la sensation de confort. Après  ce  constat  l’étude  s’est  alors  centrée  sur  deux  d’entre  eux,  l’indice  PMV  de  Fanger  et  la température opérative. On a  vu que dans  le  cadre de  l’utilisation d’outil de  simulation du  comportement énergétique de bâtiment  il était plus aisé d’utiliser  la  température opérative  comme  indice  car  l’indice de  Fanger quoi que intégrant un plus grand nombre de variable est plus difficile à étudier de par sa complexité et sa trop grande dépendance à l’habillement. Enfin on  a défini  alors une méthode basée  sur  la  zone de Brager pour étudier  le  confort  sur une année dans un bâtiment. Cette méthode a été appliquée pour l’étude comparative de deux systèmes de chauffage dans un cas concret. On voit alors bien qu’un chauffage radiatif au sol est plus efficace en terme de confort qu’un chauffage convectif.     

          

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Bibliographie M.V.  Jokl  et  K.  Kabele,  Optimal  (Comfortable)  operative  temperature  estimation  based  on physiological responses of the human organism.  «  Ambiance  thermique  modérée.  Détermination  des  indices  PMV  et  PPD  et  spécifications  des conditions  de  confort  thermique  ».  Norme  française  homologuée.  NF  EN  ISO  7730.  Indice  de classement X 35‐203. Association française de normalisation (AFNOR), 1995, 40 p.  « Ambiance chaude. Estimation de  la contrainte thermique de  l’homme au travail basée sur  l’indice WBGT  ». Norme  française  homologuée. NF  EN  27243.  ISO  7243.  Indice  de  classement  X  35‐201. Association française de normalisation (AFNOR), 1994, 14 p.  « Ergonomie des ambiances thermiques. Détermination analytique et interprétation de la contrainte thermique fondées sur le calcul de l'astreinte thermique prévisible ». Projet de norme. PR NF EN ISO 7933. Indice de classement X 35‐204PR. Association française de normalisation (AFNOR), 2003, 78 p.  Notice détaillée des algorithmes de Energy plus.  Fanger, “Thermal comfort. Analysis and applications in environmental engineering”, 1970  Pigeon G., « Calcul d'un indice thermique du corps humain », projet ANR Vurca, 2006.  McIntyre,  D.  “A  guide  to  thermal  comfort.”  Applied  ergonomics  4,  no.  2  (June  1973):  66‐72. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15677117  Brager,  G  S,  and  R  De  Dear.  “Center  for  the  Built  Environment  Climate  ,  Comfort  ,  &  Natural Ventilation : A new adaptive comfort standard for.” Ashrae Standard (2001).  Bartkevičius, S., R. Račkien.e, and Ja Virbalis. “Analysis of the Energy Balance in the System Human–Clothing–Environment.” ktu.lt 7, no. 7 (2008): 61‐64.  http://www.ktu.lt/lt/mokslas/zurnalai/elektros_z/z87/15_ISSN_1392‐1215_Analysis  of  the  Energy Balance in the System Human %E2%80%93 Clothing %E2%80%93 Environment.pdf.  Tsutsumi, H, S Tanabe, J Harigaya, Y Iguchi, and G Nakamura. “Effect of humidity on human comfort and productivity after step changes from warm and humid environment.” Building and Environment 42, no. 12 (December 2007): 4034‐4042.         

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Annexe  Exemple d’exigences pour différents types de lieu. Extrait de la norme ISO 7730