Confort physiologique et confort global ressenti

Par Véronique Bertrand - Ingénieure génie climatique et énergétique

Dans le confort global ressenti, il faut entendre bien-être de l’individu dans le bâtiment, dans son habitation, son lieu de travail et autres. C’est bien le travail collectif de l’architecte et de l’ingénieur de concevoir des lieux confortables au sens large du terme.

Cependant, avoir la bonne température en hiver, la bonne température en été, ne suffit plus. L’air que l’on respire participe de plus en plus au confort de vie et impacte de plus en plus notre santé. La crise du Covid 19 a démontré l’importance de la qualité du confort qui est plus complexe que prévu s’il doit affronter des crises climatiques et désormais sanitaires : dimensions des espaces, confort d’un lieu de travail au domicile, mobilité douce, …

Le confort physiologique est un premier pas auquel s’attache cette chronique. D’autres éléments comme l’acoustique et la luminosité naturelle et artificielle, sont tout aussi prépondérants et seront analysés dans une prochaine chronique que je promets de réaliser.

En attendant, bonne lecture sur les facteurs de confort que sont la température, l’humidité et la qualité de l’air !

Le confort thermique

Les 6 paramètres qui déterminent le confort thermique

confort thermique

Le confort n’est pas subjectif, il est fonction de plusieurs paramètres physiques

  1. Le métabolisme, qui est la production de chaleur interne au corps humain permettant de maintenir celui-ci autour de 36,7°C.
  2. L'habillement, qui représente une résistance thermique aux échanges de chaleur entre la surface de la peau et l'environnement.
  3. La température ambiante de l’air Ta.
  4. La température moyenne des parois Tp.
  5. L'humidité relative de l'air (HR en %), qui est le rapport exprimé en pourcentage entre la quantité d'eau contenue dans l'air à la température Ta et la quantité maximale d'eau contenue à la même température. 
  6. La vitesse de l'air, qui influence les échanges de chaleur par convection. Dans le bâtiment, les vitesses de l'air ne dépassent généralement pas 0,2 m/s pour une sensation de confort.

La température et le confort ressenti

La température de confort ressenti appelée aussi "température opérative" ou "température résultante sèche" :

T°opérative = (T°air + T°parois) / 2

  • Cette relation simple s'applique pour autant que la vitesse de l'air ne dépasse pas 0,2 m/s.
  • Dans les conditions habituelles, l'homme assure le maintien de sa température corporelle autour de 36,7°C.
  • Cette température est en permanence supérieure à la température d'ambiance, aussi un équilibre doit-il être trouvé afin d'assurer le bien-être de l'individu.

La diffusion de chaleur entre l'individu et l'ambiance s'effectue selon les mécanismes :

échanges thermiques

  • Plus de 50% des pertes de chaleur du corps humain se font par convection avec l'air ambiant (convection et évaporation par la respiration ou à la surface de la peau).
  • Les échanges par rayonnement à la surface de la peau représentent jusqu'à 35% du bilan alors que les pertes par contact (conduction) sont négligeables (< 1 %).
  • Nos échanges par rayonnement sont prépondérants, 35%, ce qui explique qu’il faudra agir sur l’isolation pour éviter les parois froides en hiver et les sols et parois chaudes en été.
     

L'impact de l'humidité relative dans un bâtiment

L'inconfort n'apparaît que lorsque 30% < Humidité relative < 70%

De faibles niveaux d'humidité (en deçà de 30%) donnent lieu à certains problèmes : augmentation de l’électricité statique (petites décharges lors du contact avec des objets métalliques), gêne et irritation accrue à la fumée de tabac (du fait d'un abaissement du seuil de perception des odeurs).

De hauts niveaux d'humidité (au-delà 70%) donnent lieu à une croissance microbienne importante et à des condensations sur les surfaces froides.

C'est ce qu'indique le diagramme ci-dessous, précisant la plage de taux d'humidité ambiante optimale d'un point de vue hygiénique (d'après Scofield et Sterling  - Doc.Dri-Steem/Pacare).

humidité relative

La plage de confort température-humidité

Pour un confort optimal et pour une température de l'air aux environs de 22°C, on peut dès lors recommander que l'humidité relative soit gardée entre 40 et 65%.

Plus précisément, on peut définir une plage de confort hygrothermique dans le diagramme suivant (extrait de l'article de R. Fauconnier -  L'action de l'humidité de l'air sur la santé dans les bâtiments tertiaires -  parut dans le numéro 10/1992 de la revue Chauffage Ventilation Conditionnement).

enthalpie

  1. Zone 1 : zone à éviter vis-à-vis des problèmes de sécheresse.
  2. Zones 2 et 3 : zones à éviter vis-à-vis des développements de bactéries et de microchampignons.
  3. Zone 3 : zone à éviter vis-à-vis des développements d'acariens.
  4. Zone 4 : polygone de confort hygrothermique.

Confort et vitesse de l'air

  • Confort et vitesse de l'air (et plus précisément la vitesse relative de l'air par rapport à l'individu) est un paramètre à prendre en considération, car elle influence les échanges de chaleur par convection et augmente l'évaporation à la surface de la peau.
  • À l'intérieur des bâtiments, on considère généralement que l'impact sur le confort des occupants est négligeable tant que la vitesse de l'air ne dépasse pas 0,2 m/s.
  • Le mouvement de l'air abaisse la température du corps, facteur recherché en été, mais pouvant être gênant en hiver (courants d'air).
  • Conditions estivales :

    Pour les températures de locaux comprises entre 21 et 24°C, un déplacement d'air à la vitesse de 0,5 à 1 m/s donne une sensation rafraîchissante confortable à des personnes assises n'ayant que de faibles activités.

    Mais lorsqu'on fournit un travail musculaire dans des endroits chauds, des vitesses d'air de 1,25 à 2,5 m/s sont nécessaires pour apporter un soulagement.

    Voici les valeurs extraites du Guide pratique de ventilation - Woods, valables pour des conditions moyennes d'humidité et d'habillement :

Vitesse de l'air [m/s]

Refroidissement équivalent [°C]

0,1 0
0,3 1
0,7 2
1,0 3
1,6 4
2,2 5
3,0 6
4,5 7
6,5 8

Le confort thermique est variable en fonction des individus

  • Au-delà des 6 paramètres présentés paragraphe précédent, la zone de confort étant déterminée, la sensation de confort peut aussi être influencée par d'autres éléments comme l'état de santé, l'âge ou l'état psychologique de l'individu.
  • Ainsi, la possibilité d'une intervention personnelle sur les caractéristiques de l'ambiance de son lieu d'activité est importante si on veut éviter tout sentiment de frustration ou d'enfermement et donc d'inconfort.
  • En fait, les zones de confort sont susceptibles de varier selon, le contexte et le niveau de qualité de construction, de la capacité d’action de l’occupant comme en fonction de la température extérieure.
  • Voici en fonction de différentes catégories d’individus et de leurs activités, en fonction de la température extérieure, les températures de confort optimales.

plages confort température

Températures opératives correspondantes aux différentes plages de confort définies par la norme NBN EN 15251

Confort avec la Qualité de l’Air Intérieur

La ventilation : confort sanitaire et santé

L’aération des bâtiments doit satisfaire à de multiples exigences, de confort physiologique et acoustique, de sécurité, d'économie d'énergie et de respect de l'environnement.  

La ventilation et la qualité d’air intérieur (QAI) contribue largement au confort ressenti par les individus. Les conditions d’aération à l’intérieur d’un espace clos sont parmi les principaux facteurs déterminants de l’hygiène de l’homme, de son confort et de son bien-être.

Elles ont un effet direct sur l’individu par la qualité de l’air respiré et un effet indirect par leur influence sur la température de l’air intérieur et des parois, ainsi que sur le taux d’humidité de l’air intérieur.

QAI ventilation

Ventilation et QAI : l’air intérieur est parfois moins sain que l’air extérieur

La ventilation au sens du renouvellement d’air contribue aux trois fonctions essentielles que sont le maintien de la qualité de l’air (confort olfactif et sanitaire/santé), le maintien d’un confort thermique d’été (protection et bien-être) et la préservation du bâti (contre les moisissures et dégradations).

Se référer également à la chronique de Philippe NUNES « Solutions de climatisation saines et hygiéniques » > lien

La réglementation ventilation bien insuffisante

Pour la ventilation des habitations

Rendons-nous compte que c’est l’arrêté du 24/03/82 relatif à l’aération des logements, modifié le 28/10/83 qui est le texte majeur relatif à l’aération des logements en vigueur pour les nouvelles constructions depuis 1982. Il conserve le principe de ventilation générale et permanente de l’arrêté du 22/10/69 et fixe des exigences de débits d’air extrait minimum en pièces de service et autorise la modulation des débits. L'air doit pouvoir circuler librement des pièces principales vers les pièces de service.

Rappel des débits d’air extrait minimum des logements

Type de logement

Total mini (m3/h)

Cuisine mini (m3/h)

Cuisine Pointe (m3/h)

Bain (m3/h) Autre Salle d’eau (m3/h) WC (m3/h)
T1

35

20

75

15 15 15 15
T2

60

30

90

15 15 15 15
T3

75

45

105

30 15 15 15
T4

90

45

120

30 15 30 15
T5

105

45

135

30 15 30 15
T6 120 45 135 30 15 30 15
T7 135 45 135 30 15 30 15

Voir l'Arrêté

A noter : le DTU Ventilation 68.3 pour l’habitat

ventilation mécanique

Cette  norme d’application  NF DTU 68.3  remplace le DTU 68.1 de 1995 et s’applique  aux « installations neuves de ventilation mécanique dans les bâtiments résidentiels neufs et existants ».

Points à retenir du DTU 68.3

  1. Importance de l'étanchéité à l'air des réseaux imposée par la réglementation RT 2012, et sans doute RE 2020 à venir.
  2. Prévoir des accès sécurisés et éclairés aux divers organes de l'installation et du réseau pour la maintenance.
  3. Validation de la qualité du réseau par des autocontrôles, essais et vérifications dont les résultats doivent être fournis dans le dossier de recollement.

Aide-mémoire Cegibat NF DTU 68.3

Pour la ventilation des locaux autres que d’habitation 

Pour les locaux autres qu’habitation, la ventilation peut être mécanique ou naturelle, c’est-à-dire s’effectuer par ouverture des fenêtres, portes ou autres ouvrants sous réserve que le volume du local et la surface des ouvertures soient suffisants.

Les locaux à usage autre que d’habitation sont essentiellement soumis aux exigences du Règlement Sanitaire Départemental (tous) et du Code du Travail (Titre 1er, Chapitre II) pour les locaux d’une entreprise.

  • Le RSD précise aussi les conditions de circulation de l’air dans les locaux, les distances à respecter entre les prises d’air neuf et les rejets ou sources de pollutions … ainsi que les restrictions à l’usage d’ouvrants pour ventiler (surfaces d’ouvrants et volume minimum des locaux).  Le RSD s'applique dans tous les locaux y compris dans les locaux des entreprises.
  • Le Code du Travail (Titre 1er - Chapitre II) : il s’applique dans les locaux des entreprises tels bureaux et locaux d’activité en fixant des débits minimaux d’air neuf par occupant (m3/h) : bureaux, locaux de restauration, locaux de vente, locaux de réunion : 30 m3/h par occupant, ateliers et locaux sanitaires.

Qualité d’air et approche environnementale du bâtiment

Etiquetage obligatoire des produits de construction

emissions air intérieur

Information sur le niveau d’émission de substances volatiles dans l’air intérieur, présentant un risque de toxicité par inhalation, sur une échelle de classe allant de A+ (très faibles émissions) à C (fortes émissions)

Limiter les sources de polluants intérieurs est un objectif majeur de la Qualité d’Air Intérieur.

Depuis le 1er Janvier 2013, la loi prévoit de soumettre les produits de construction et de décoration à un étiquetage obligatoire sur leurs émissions en polluants volatils (COV).

Cette étiquette, prévue par le décret du 23 Mars 2011, indique de manière simple et lisible le niveau d’émission du produit en polluants volatils. Ce niveau d’émission est indiqué par une classe allant de A+ (très faibles émissions) à C (fortes émissions).

Les produits concernés par le nouvel étiquetage sont :

  • Les produits de construction ou de revêtements de murs, sols ou plafonds employés à l’intérieur des locaux (cloisons, panneaux, parquets, moquettes, papiers peints, peintures, ...) ;
  • Les produits utilisés pour leur incorporation ou leur application (isolants sous-couches, vernis, colles, adhésifs, ...).

En savoir plus > lien

La Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire (FDES) et le Profil Environnemental Produit (PEP)

Ces fiches disposent d’un volet sanitaire  et sont disponibles dans la base Inies > lien 

La Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire ou FDES fournit des informations sur les performances environnementales et sanitaires des produits de construction issu d'une ACV (Analyse du Cycle de Vie), établies sous la responsabilité des fabricants.

Le Profil Environnemental Produit ou PEP se concrétise par une carte d’identité environnementale propre à un produit et sur un seul document.

Classification des filtres à air dans les équipements de CVC

Le système de classification Eurovent,
conforme à l’évaluation de la performance des filtres selon les normes internationales qui est entré en vigueur le 1er Janvier 2019. Les filtres à air peuvent être classés de A+ à E à l’aide d’un système d’étiquetage. La nouvelle classification énergétique fait suite à la publication de la norme ISO 16890 : 2016, norme internationale pour la filtration des particules dans les bâtiments qui remplace les normes antérieures d’essais depuis le 1er Juin 2018.

Nouvelle norme internationale de filtration de l’air, la norme ISO 16890.
La norme ISO 16890 remplace la norme EN 779:2012 en Europe (il existe des différences importantes entre la norme ISO 16890 et la norme qu’elle remplace).

Il existe principalement quatre types de particules (PM) dans l’air que l’on classe par taille.
Elles se présentent comme suit :

  1. Particules grossières (coarses), souvent de 10 microns (µm) ou plus (1 µm = 1/1 000e de millimètre). Citons comme exemple les grosses poussières visibles, le sable, les feuilles, les poils et autres grosses particules organiques.
  2. PM10 : particules aéroportées de moins de 10 µm de diamètre, comprenant les poussières fines et les particules organiques.
  3. PM2.5 : particules aéroportées de moins de 2,5 µm de diamètre tels que le pollen, les spores et autres particules organiques.
  4. PM1 : particules aéroportées de moins de 1µm de diamètre, y compris les particules de combustion, les émanations de diesel et les virus.

Il est donc important de classer les filtres en fonction de leur efficacité par rapport à la taille des particules PM10, PM2,5 et PM1.

Nouvelle norme Iso 16890 filtration de l’air

Par Véronique Bertrand - Ingénieure génie climatique et énergétique

Autre chronique de Véronique Bertrand

Individualisation des frais de chauffage dans les logements collectifs

Commentaires

  • JEAN CLAUDE
    0
    25/06/2020

    Bonjour,
    Pourquoi les maîtres d'oeuvre sont-ils toujours sous influence des vielles normes de l'ASRAE ( groupement américain des fabricants de climatisation industrielle) pour effectuer les calculs de confort climatique, notamment en zone "chaude et humide" d'été, la vitesse de 0.2 m/s, soit 0.36 kmh de vent étant "dérisoire" face au besoin de rafraîchissement corporel !


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