Couplage avec d’autres types de modèle

La connaissance du champ de température et des vitesses d’air dans un local donne les informations nécessaires pour évaluer et ainsi améliorer le confort des habitants. D’autres grandeurs tels que les températures de paroi, le degré hydrométrique, les gradients de tem­ pérature et les concentrations en polluant jouent également un rôle important. L’objectif de cette partie est dans un premier temps de présenter les différentes équations permettant de construire un modèle de confort, puis de montrer comment l’intégrer dans l’environnement SPARK. Fanger [Fan73] est considéré comme la référence dans ce domaine à la suite d’expériences réalisées sur un grand nombre de sujets. Voici les principales étapes de sa démarche. où Pv représente la pression partielle de vapeur et Ts la température moyenne cutanée. Pour un sujet debout cette valeur est de Tordre de 20 W. Le cas des pertes par transpiration Esw qui jouent un rôle de régulateur est traité au paragraphe 5.1.1. Pour un niveau d’activité donné, en fonction de l’habillement et de l’environnement, les deux paramètres physiologiques permettant d’assurer l’équilibre thermique seront la température moyenne cutanée Ts et la perte sudorale Esw. Pour quantifier la sensation de confort, il s’agit d’établir l’état dans lequel se trouvent les individus en fonction des deux paramètres de régulation. La première constatation est que la sensation de confort varie peu en fonction des ethnies de l’âge ou du sexe, ce qui permet d’établir une relation très générale. Comme il est impossible de satisfaire tout le monde, on considère la situation optimale vis à vis du confort dès lors que l’on ne compte plus que 5% d’insatisfaits. Le degré d’inconfort est donc établi en calculant la différence entre la production de chaleur métabolique (H = M – W) et l’émission de chaleur dans l’environnement d’un individu maintenu fictivement à des valeurs confortables de Ts et Esw. Cette valeur est donnée par la relation :

Indices PMV-PPD

La connaissance de ce paramètre va permettre, à partir d’études expérimentales de dé­ duire une équation pour prévoir la sensation des occupants vis-à-vis du confort en fonction de l’activité : Lorsque le PMV est nul. l’équation d’équilibre thermique est vérifiée ce qui correspond donc à la sensation de bien-être. Le pourcentage prévisible d’insatisfaits (PPD) est déduit de sa variation ainsi que l’indique la figure 5.1. La sensation de froid se situe à -3, celle de chaud correspond à +3. Un autre paramètre important étudié par Olesen [OSF79] est l’écart de température entre la tête et les pieds. La figure 5.2 montre la relation entre le nombre d’insatisfaits et l’écart de température au niveau de la tête (1,1 m en position assise) et des chevilles (0,1 m). Pour prédire les conditions de confort thermique dans un local avec la méthode zonale, il faut calculer le PMV (vote moyen prévisible) à l’intérieur de chaque sous-volume. L’aspect modulaire de l’environnement va nettement faciliter ce travail. En effet, il suffit de construire un seul macro-objet « confort », qui sera rattaché à chaque macro-objet cellule dont les entrées seront les températures et les vitesses d’air, la sortie étant l’indice PMV. Au niveau de la simulation, la température de vêtement est la variable supplémentaire imposée dans chaque sous-volume. Grâce à la méthode des composants forts expliquée au paragraphe 3.3.2, la macro confort sera résolue indépendamment du modèle zonal, les deux simulations n’étant regroupées qu’ensuite. Ceci permet d’éviter tout problème supplémentaire soit de convergence, soit de place mémoire.