Un climat thermique confortable est très individuel
Si l'on se base sur ce que les occupants d'un bâtiment perçoivent comme un climat thermique confortable, la première chose à noter est qu'il est individuel. Les activités pratiquées, les vêtements et notre métabolisme influencent notre perception du climat thermique comme étant confortable ou non. Quiconque a déjà visité un sauna ou un hammam turc et jeté de l'eau sur le poêle sait que l'humidité affecte la sensation de température, tandis que quiconque a déjà bravé une tempête arctique en hiver sait que le facteur de refroidissement éolien dépend de la façon dont nous percevons la température. S'asseoir près d'une fenêtre avec un courant d'air par une froide journée d'hiver ou sous un radiateur infrarouge permet de comprendre que notre perception du confort thermique est influencée par l'échange de rayonnement avec les surfaces froides et chaudes qui nous entourent. Le fait que nous soyons également sensibles aux différences de température entre les différentes parties de notre corps ajoute à la complexité de la question.
Pour mesurer le confort thermique
L'expert en confort thermique, P.O. Fanger, a mené de nombreuses recherches sur le confort thermique et a créé différentes métriques pour le quantifier. L'une d'entre elles est le vote moyen prédit (predicted mean vote - PMV), qui est une échelle de -3 à +3 où 0 est neutre, et une valeur négative indique que le climat sera perçu comme plus froid que l'idéal, et plus elle s'éloigne de 0, plus la sensation de froid est forte. Inversement, une valeur positive indique un climat plus chaud que l'état neutre. La valeur PMV en elle-même est déterminée à partir d'un certain nombre de paramètres différents tels que la température opérationnelle, le niveau d'activité, les vêtements et la vitesse de l'air.
Une autre valeur introduite par Fanger est le pourcentage prédit d'insatisfaction (predicted percentage dissatisfied - PPD), c'est-à-dire une mesure permettant d'estimer la proportion d'occupants qui jugeraient le confort thermique sous-optimal. Les valeurs PMV et PPD sont corrélées, comme le montre la figure de gauche. Cela signifie que si les valeurs PMV s'éloignent de l'état neutre, davantage d'occupants seront insatisfaits du climat thermique. Puisque notre perception du climat thermique idéal est individuelle, 0 sur l'échelle PMV ne se traduira pas par 0 PPD. Au contraire, nous pouvons constater qu'un PMV de 0 correspond à une valeur PPD de 5%. En résumé, tout le monde ne peut pas être parfaitement satisfait tout le temps. Une VPP de 0 peut également être très difficile à atteindre et coûter plus cher qu'elle n'en vaut la peine. Cela signifie qu'il est important de prendre en compte l'objectif du climat thermique lors de la conception d'un bâtiment et de son système CVC.
Facteurs d'insatisfaction du climat thermique
Les courants d'air entraînant le refroidissement ou le réchauffement de certaines parties du corps sont des causes courantes d'insatisfaction du climat thermique.
L'asymétrie du rayonnement avec de grandes différences de température dans des zones adjacentes peut entraîner des évaluations négatives du confort thermique. En particulier si le plafond ou le sol est beaucoup plus chaud ou plus froid.
La stratification de l'air ambiant peut entraîner un différentiel de température dans la pièce, provoquant des pieds frais et une tête chaude. La norme ISO 7730 stipule que la différence de température entre un point situé à 10 cm du sol et un point situé à 1,1 m du sol doit être inférieure à 3 degrés.
Sur la base des valeurs PMV et PPD définies dans la norme ISO 7730, des exigences peuvent être définies pour le climat thermique d'un bâtiment. Selon les valeurs PPD définies comme exigences et les niveaux d'activité et les facteurs vestimentaires incorporés dans ces exigences, les critères résultants exigent que la température opérationnelle soit comprise entre 20 et 24 degrés en hiver et entre 23 et 26 degrés en été.