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Confort thermique

 

Le confort thermique est perçu comme la satisfaction de la perception humaine par rapport à un environnement thermique. Il fait référence à un certain nombre de conditions dans lesquelles les personnes se sentent à l'aise. Selon plusieurs études1, le confort thermique fait parti des conditions les plus importantes pour améliorer le confort et la satisfaction des occupants avec leur environnement intérieur.

 
       

Dans la plupart des bâtiments, le plafond est la surface la moins perturbée. Il est libre de tout object ou revêtement. Par contraste, le sol est souvent recouvert par un certain nombre d'objets (mobilier, tapis, équipements). En termes de performances, le plafond est à privilégier : il devient une large surface de tranfert thermique, lui donnant un rôle plus actif.

Kiel Moe, Thermally Active Surfaces in Architecture, Princeton Architectural Press, New York 2010


Qu'est-ce qui affecte les environnements thermiques intérieurs ?

L'échange de chaleur entre le corps humain et son environnement se produit principalement de trois manières. A savoir, par le biais de : 

  • la radiation
  • la convection
  • l'évaporation

L'environnement thermique intérieur est affecté par des sources internes et des sources externes.

Sources courantes de chaleur :

  • les équipements électriques (comme l'éclairage ou les ordinateurs)
  • les radiations du soleil
  • la présence humaine

Sources courantes du froid :

  • les surfaces vitrées
  • les murs faiblement isolés
  • les ponts thermiques dans les constructions

Toutes ces sources vont influencer la perception de l'homme pour son environnement, ainsi que son niveau de confort2.

Le confort thermique se réfère à la sensation perçue par le corps humain à la suite d'effets de chaleur et de froid dans l'environnement.


Les facteurs qui peuvent influencer le confort thermique

Le confort thermique est principalement influencé par 6 facteurs variables, qui sont nécessaires pour maintenir un équilibre sain afin de pérenniser la satisfaction des occupants avec leur environnement.

Température ambiante   est un composant fréquent du confort thermique; il peut facilement être modifié par du chauffage ou du refroidissement passif et mécanique.   
Température des parois   est la température moyenne podérée de toutes les surfaces exposées dans la pièce. Combinée à la température ambiante, on obtient une température opérative, un des composants principal du confort thermique.   
Vitesse de l'air    (ou circulation d'air) quantifie la vitesse et la direction des mouvements de l'air dans une pièce. Des variations rapides de la vélocité de l'air peuvent causer des complaintes pour courants d'air. 

 
Humidité   (ou humidité relative) est l'humidité contenue dans l'air. Des niveaux trop élevés ou pas assez élevés peuvent entrainer un inconfort.

 
Habillement   est la quantité d'isolant ajouté au corps humain. Plus on porte de vêtements et plus cela permet de réduire la perte de chaleur via la peau et permet ainsi de diminuer la température de l'environnement perçu, jusqu'à ce que cela soit confortable.

 
Niveau d'activité physique    (aussi appelé métabolisme) a une influence sur la quantité de chaleur produite par le corps humain et par conséquent cela à également une incidence sur la perception d'un environnement chaud ou froid.   


En pratique, les facteurs influencés par la typologie du plafond sont :

  • La température ambiante, car elle peut être influencée par la façon dont le plafond permet un refroidissement de l'air au contact de la dalle béton dans le cas d'un TABS.
  • La température des parois, car elle peut être influencée  par le ration de couverture du plafond.
  • La vitesse de l'air, car elle peut être affectée par la dispostion des absorbants et par la taille des espaces entre les panneaux, qui peuvent permettre la convection.


Note moyenne de confort

Thermal comfort affects the work

La combinaison des 6 facteurs cités ci-dessus peuvent déterminer une note moyenne de confort3.Cependant, dans certains cas, il n'est pas possible d'atteindre un environnement thermique qui convienne à tous les occupants d'un bâtiment, en raison de leurs préférences individuelles. 

Dans ce genre de situation, il est possible de mettre en oeuvre des conditions qui puissent convenir à la majorité des occupants4. Si elles sont combinées à des opportunités de contrôle individuel (comme l'ajout d'un vêtement ou l'ouverture d'une fenêtre), la satisfaction générale de l'environnement va considérablement augmenter.


Le confort thermique impacte la performance au travail

Les conditions thermiques peuvent impacter la productivité et les performances au travail des occupants d'un bâtiment. Un inconfort thermique peut :

  • causer des troubles de l'attention
  • perturber le bien-être
  • diminuer la capacité à se concentrer correctement5


Confort thermique et acoustique

Si un bon environnement intérieur dépend principalement du confort thermique, il est également important de prendre en considération d'autres paramètres, comme :

  • l'acoustique
  • l'éclairage
  • la qualité de l'air

L'importance de l'acoustique sur le bien-être des occupants n'est plus à démontrer. Le confort thermique et l'acoustique ont donc des effets combinés :

Une mauvaise acoustique combinée à peu de confort thermique vont mutuellement se renforcer et va rapidement avoir des conséquences négatives sur les utilisateurs finaux.
K.C. Parsons, Ergonomie de l'environnement: un examen des principes, méthodes et modèles

  

Thermal comfort associated with soft materials

D'un point de vue architectural, le confort thermique est associé à des matériaux légers et des surfaces lisses comme le textile, des surfaces poreuses ou encore du bois. Les surfaces planes et dures (faites de métal ou de pierre) sont, d'un autre côté, perçues comme moins adaptées au confort thermique. 

Aucune science n'explique cette perception, mais on peut supposer que cela est lié à l'échange de chaleur entre deux surfaces (transfert radiatif). Ceci est décrit par l'émissivité. L'émissivité est comprise entre 0 et 1, ou les surfaces brillantes et métallique ont une émissivité proche de 0 et les surfaces mattes sont proches de 1. 

Un plafond acoustique de mur à mur va par conséquent contribuer au confort thermique et au confort acoustique des occupants du bâtiment. Suivant le type de système de gestion de la température utilisé dans le bâtiment, Ecophon fournit différentes solutions de produits applicables dans toutes les situations pour garantir un niveau élevé de confort intérieur.


Integrater des systèmes CVC aux solutions acoustiques

Integrated HVAC systems and acoustic solutionsDans la plupart des bâtiments, le plafond acoustique est l'interface entre les services de construction et les équipements (chauffage, ventilation et climatisation (CVC), l'éclairage, etc.) Il couvre en moyenne 80 à 90% de la surface au sol, de part et d'autre du mur. 

Des e-outils comme Drawing Aid propose un large éventail de  moyens pratiques pour intégrer les systèmes de CVC et les solutions acoustiques.

Depuis quelques années, on a pu constater une augmentation du nombre de systèmes hydroniques de chauffage et de refroissement basés sur des panneaux rayonnants légers. Si le plafond est entièrement couvert, le ratio de couverture d'absorbants acoustiques est généralement réduit de 40 à 70% de la surface de plafond, comme ce dernier s'accommode également avec les panneaux rayonnants.

 

Les absorbants muraux sont de bons compléments à un plafond, dans le cas ou il n'est pas possible d'installer des absorbants de haute performance dans toute la pièce. 

Bâtiments à inertie thermiques (TABS)

Thermally Activated Building systemsDans les bâtiments à inertie thermique, également appelés TABS (Thermally-Activated Building Systems), le plafond ne peut pas être entièrement couvert pour des raisons de transfert thermique, afin de permettre le transfert de l’énergie entre la pièce et la dalle béton. Mais, ces espaces peuvent tout de même bénéficier de traitement acoustique. 

Suivant le système de ventilation, il est possible d’installer des unités flottantes acoustiques ou des baffles pour contrôler l’acoustique de la pièce, en plus d’absorbants muraux. Des études montrent que l’on peut atteindre un confort thermique dans les bâtiments TABS avec un taux de couverture du plafond de 60%, avec des unités flottantes acoustiques6

Pour évaluer l’impact des absorbants horizontaux sur la température ambiante de la pièce, Ecophon a développé Type, un plug-in spécifique pour TRNSYS, un des logiciels de simulation thermique le plus utilisé. Demandez à notre technicien design pour obtenir votre copie. 

Pour plus d'information, téléchargez notre knowledge guide (pdf)

 


Sources

  1. M. Frontczak, P. Wargocki, Literature survey on how different factors influence human comfort in indoor environments. Build. Environ. 46, pp. 922-937, 2011.
  2. S.P. Corgnati, M. Gameiro da Silva, R. Ansaldi, E. Asadi, J.J. Costa, M. Filippi, J. Kaczmarczyk, A.K. Melikov, B.W. Olesen, Z. Popiolek, P. Wargocki, Indoor climate quality assessment – evaluation of indoor thermal and indoor air quality. Rehva Guidebook 14. Rehva, Brussels, 2011.
  3. T. Witterseh, Environmental perception, SBS symptoms and the performance of office work under combined exposures to temperature, noise and air pollution, PhD Thesis, Technical University of Denmark, 2001
  4. EN 15251:2007-08,Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics. European Committee for Standardization, 2007.
  5. J. Varjo, V. Hongisto, A. Haapakangas, H. Maula, H. Koskela, J. Hyönä, Simultaneous effects of irrelevant speech, temperature and ventilation rate on performance and satisfaction in open-plan offices. Journal of Environmental Psychology 44, pp. 16–33, 2015.
  6. N. Rage, Experimental and theoretical study of the influence of acoustic panels on the heat exchange between Thermo-Active Building Systems (TABS), the occupants and the room. MSc thesis, Technical University of Denmark, 2015.

 

 

 

 

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