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Ambiance Thermique Notion de confort thermique

CHOUDIN Jérôme KECHICH Nadjia MORICE Cédric


INTRODUCTION L’ambiance thermique est un facteur de conditions de travail jouant un rôle important sur la santé, la sécurité et le confort des travailleurs. Les situations d’inconfort sont très courantes en milieu professionnel et concerne aussi bien les situations de chaleur que de froid.


SOMMAIRE Partie I : Notion de base sur les ambiances thermiques Partie II : MÊthode d’analyse des Ambiances Chaudes Partie III : Conception des locaux


Ambiance thermique : Notions de base


Contexte !

Réglementation "

!

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

Normes " " "

Différentes normes traitent du sujet, dont NF X 35-203 de décembre 1981, relative au confort thermique NF X 35-204 de décembre 1982, relative à la détermination analytique de la neutralité thermique (contrainte thermique)


Notions de base sur les ambiances thermiques

! ! ! ! !

L’homéothermie Les échanges de chaleur Le bilan thermique Moyens de lutte physiologique Pathologies liées


L’homéothermie !

L’homme est un homéotherme : sa température centrale est d’environ 37°C. Équilibre entre : " "

!

Thermogenèse (production de chaleur) Thermolyse (perte de chaleur)

Le métabolisme M "

M représente le métabolisme énergétique général de l’organisme, comprenant le métabolisme de base et le métabolisme d’exercice (W.m2). Ex : travail musculaire


Échange de chaleur !

Convection : C "

!

Rayonnement R "

!

Échange de chaleur entre 1 solide et 1 fluide. Proportionnel à la vitesse du fluide. Ex : un ventilateur accélère l’air,

Les corps chauds émettent de la chaleur vers les corps froids par infra-rouge. Ex : sidérurgie,

Évaporation E "

C’est le moyen le plus efficace pour éliminer la chaleur produite par le corps (thermolyse). Ex : sudation,


Bilan thermique Le bilan thermique correspond à l’ensemble des échanges de chaleur subit par l’organisme :

Bilan = M ± R ± C − E " Bilan > 0 : l’individu est en hyperthermie " Bilan < 0 : l’individu est en hypothermie " Bilan = 0 : zone de neutralité thermique Dans un contexte d’hypothermie ou d’hyperthermie il est possible de déterminer des durées limites de travail de telle façon que le bilan thermique soit nul, c’est à dire en homéothermie.


Moyens de lutte physiologique : ambiance chaude !

Vasodilatation "

!

Sudation (sueur) "

!

1er mécanisme de lutte mis en œuvre face à une ambiance chaude : afflux de sang au niveau de la peau. Mécanisme efficace au repos car l’exercice physique augmente la quantité de sang vers les muscles rendant la vasodilatation difficile. Ce phénomène est limité par la "sudation maximale" (S Max) qui est la quantité maximale de sueur qu'un sujet donné peut fournir (à peu près 4 litres pour 8 heures).

Acclimatation "

L’exposition régulière à la chaleur va déclencher une acclimatation du sujet.


Moyens de lutte physiologique : ambiance froide !

Frissonnement "

!

Vasoconstriction "

!

Une sensation de « chair de poule », les muscles horripilateurs soulèvent un poil et libère de l’énergie. Le diamètre des capillaires sanguins, situés sous la peau soumise au froid, va se réduire. Dangereux car peu entraîner des gelures.

Augmentation du métabolisme de base "

Augmente la production de chaleur générale par mécanisme hormonal. Ils mettent environ une semaine pour s’adapter efficacement. Durant cette phase, l’opérateur nécessite une surveillance particulière.


Pathologies liées !

Ambiance chaude "

" "

!

Déficit en eau et en sels consécutifs à une transpiration excessive. Ceci entraîne une augmentation de la température du corps ainsi que fatigue, vertiges, nausées, Coup de chaleur, risque de syncope Affection cutanée : brûlure, rougeur,

Ambiance froide : " " "

Chute de la dextérité articulaire (facteur favorisant l’apparition de TMS), Augmentation de la pression artérielle et des risques d’accident cardiaque (lié à la vasoconstriction), Gelures,


MĂŠthode dâ&#x20AC;&#x2122;analyse des Ambiances Chaudes


Contexte !

But : – – – –

!

Évaluation du risque Amélioration des conditions de travail Étude prévisionnelle d’un poste Conception

Deux approches d’après deux notions différentes – –

Confort Thermique : Norme NF X 35-203 La neutralité Thermique : Norme NF X 35-204 Ou contrainte thermique


Une différence fondamentale !

Le confort thermique C’est une appréciation subjective. (Sensation)

!

La neutralité thermique Elle correspond à une zone d’ambiance thermique pour laquelle on ne mobilise aucun mécanisme de lutte contre le froid ou le chaud.


Le confort thermique !

Le PMV : Vote Moyen Prévisible –

Indice permettant de prévoir la valeur moyenne des expressions subjectives d’un groupe de personnes exposées à une certaines ambiance sur une échelle de sensation thermique.

Une situation donnée est caractérisée par un indice : + 3 : Très chaud

+ 2 : Chaud

+ 1 : Légèrement chaud

0 : Neutre, ni chaud ni froid - 1 : Légèrement froid

- 2 : Froid

- 3 : Très froid


Le confort thermique !

Le PMV : Vote Moyen Prévisible –

Utilisation de tables donction : ! ! !

Du niveau d’activité ou métabolisme L’isolement Thermique Température de l’air

L’ambiance thermique est acceptable ou propice au confort thermique pour la majorité des personnes qui y sont soumise, quand cet indice est compris entre + ou – 0.5.

Inconvénient : Ne permet pas de déterminer le pourcentage d’insatisfait. Caractérise une situation.


Le confort thermique !

Le PPD : Pourcentage Prévisible d’Insatisfait –

Principe : Pour une population donnée, calcul du nombre de personnes insatisfaites correspondant au PMV : le PPD - Exemple : PMV de 0.5 correspond à 10 % de personnes insatisfaites. PMV de – 1.5 correspond à 50 % de personnes insatisfaites.


Le confort thermique


Évaluation de la contrainte thermique ou neutralité !

Le WBGT : Wet Bulb Globe Temp

Indice permettant de déterminer si le sujet est capable de travailler dans une ambiance donnée sur une durée de 8 heures

Première démarche dans le cadre de l’évaluation des risques

Détermination de l’indice WBGT :

WBGT = 0.7Thn + 0.3Tg Thn : Température Humide Naturelle Tg : Température de Globe Noir


Évaluation de la contrainte thermique ou neutralité !

Le WBGT : Wet Bulb Globe Temp –

Évaluation d’un WBGTtête, WBGTabdomen et WBGTcheville

Pondération Globale du WBGT :

WBGT = (WBGTtête + 2WBGTAbdomen + WBGTcheville) / 4 –

Comparaison du WBGT globale par rapport à des tables fixant des valeurs repères par classe de métabolismes

Valeurs repères correspond à une exposition sans effets nocifs (sous réserves d’effets pathologiques pré-existants.


Évaluation de la contrainte thermique ou neutralité Principe de mesurage de Tg et Thn 1 Tête

Globe noir

Centrale de mesure 2 Abdomen

1,7 m

Tg1 : Tg2 : Tg3:

Thermo-couple

1,1 m 3 Chevilles

0,1 m

Thn1 : Thn2: Thn3:


Évaluation de la contrainte thermique ou neutralité !

Le WBGT : Wet Bulb Globe Temp –

Avantage ! ! ! !

Prend en compte l’acclimatation de l’opérateur Rapidité de la méthode Peu de calcul Fiable

Inconvénient ! !

Ne fixe pas de durée d’exposition si effets nocifs Ne permet pas de cibler le mécanisme de régulation portant au déséquilibre physiologique


Évaluation de la Contrainte Thermique ou Neutralité !

Indice de la Sudation Requise –

Fais suite au WBGT (Si Effet Nocif)

Approche plus précise que le WBGT car détermination d’une durée limite d’exposition

Caractérise les différents échanges de chaleurs sèches et latentes : ! Convection ! Rayonnement ! Évaporation


Évaluation de la contrainte thermique ou neutralité !

Indice de la Sudation Requise – – –

Principe : Évaporation = Mécanisme principale de régulation Déterminer si l’évaporation constatée sur le terrain est égale à l’évaporation requise théorique pour maintenir l’homéothermie. En cas de déséquilibre, calcul d’une durée limite d’exposition

Bilan = M ± R ± C − E


Conception des locaux


Conception des locaux

Un peu de réglementation… !

l’arrêté du 13 avril 1988 : fixe les caractéristiques thermiques des bâtiments à usage de bureaux, de commerce ou à usage industriel ;

!

l'arrêté du 29 novembre 2000 (RT 2000) relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments ;

!

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. »


Conception des locaux

La RT 2000 : ce qu’il faut faire Choisir une résistance thermique R élevée

Utiliser des produits certifiés Acermi

RT 2000

Isoler les tuyauteries d'eau chaude sanitaire, de climatisation et les conduits de ventilation.

Limiter les ponts thermiques structurels pour améliorer le Ubât


Conception des locaux

Coefficient UBât : Coefficient volumique de déperditions thermiques

!

Somme de toutes les déperditions par transmission à travers les parois

plusieurs facteurs : - les caractéristiques thermiques des matériaux - les ponts thermiques - la protection des vitrages - l’exposition au vent - la présence de chauffages

!


Conception des locaux

Les matériaux isolants

La « laine de chanvre »

Laine de verre

Le polystyrène extrudé

Isolant « couche mince »


Conception des locaux

Coefficient de transmission thermique d’une paroi Matériaux

λ (W/m.°C)

Laine de roche/ verre

0,041

PS Expansé extrudé

0,029 à 0,035

Panneau de fibre isolant

0,558

Plus λ est petit, plus l’isolation est importante.


Conception des locaux

Technique d’isolation : un choix important ! Combinaison de produits et d'équipements garantissant le confort thermique # Conforme à la législation

#

Choix en fonction des objectifs à atteindre et du travail à réaliser : - pour un travail intellectuel : 18 à 24°C ; - pour un travail moyen debout : 17 à 22°C ; - pour un travail dur : 15 à 21°C ; - pour un travail très dur : 12 à 18°C.

# Respect de l’environnement


Conception des locaux

HQE : une démarche qui se veut « écologique »

Maîtriser les impacts sur l´environnement extérieur

Rendre l’environnement intérieur confortable et sain

Réduire les coûts pour le maître d’ouvrage et pour le gestionnaire Valoriser le projet de construction

Les règles de bon sens


Conception des locaux

Les Cibles HQE CIBLE 2 :

CIBLE 4 :

Choix des procédés et produits de

Gestion de l’énergie

construction

CIBLE 8 :

CIBLE 12 :

Confort hygrothermique

Conditions sanitaires


CONCLUSION !

Le confort thermique est subjectif

!

L’évaluation du risque d’ambiance thermique : pluridisciplinaire, complexe mais exhaustive

!

Demande réglementaire : EvRP

!

Conception des locaux : adaptée aux contraintes et à l’activité


ambiance