L’homme et son environnement Thermique. Modélisation
Résumé
Human being asked for more and more quality of his environment in all situations : house, car,… The study presented here is only about thermal environment.
Our aim is a better understanding of the interactions between the human body and his environment.
This study has been performed through the development of models, that calculates local heat and mass transfer on skin surface. To perform that, we need do know with a, as good as possible, precision all the specificity of the thermal conditions
that is all local physical variables of the human surrounding that can vary along the space and during the time. We also need to determine their effect on the human body.
For that purpose we need a human thermoregulation model as the body is a complex regulate thermal system with non-linear behavior. Two models have been used, one quite simple where the body is composed of two nodes, to study homogeneous thermal conditions, the other on is more complete and is composed of 25 to 45 nodes depending on the complexity of the studied non isotherm environment.
Other models have been created to calculate separately each type of heat and mass transfer trough convection, infra-red and solar radiation, transfer trough clothing and solid or porous media. Several experimental campaigns have been performed to establish and validate those models. The software developments are done under TRNSYS a oriented-object simulation system, created for simulation of building in transient conditions. TRNSYS allows us to get all physical data we need, with a good
precision.
For each application (car, house, ..) we underline the specificity of the thermal condition, the experiments that have been done and the "interpreter" we developed. To analyze real conditions and their consequences, the number of variables has to be limited. We then develop "interpreter" to translate the great number of physical or/and physiological variables in terms that are easier to understand for a non usual user, that are local thermal sensations in building and local thermo sensorial judgments in cars.
For a human in unsteady complex conditions, this complete tool calculates all local physical, physiological and also perception data on each local body segments. We also get data that cannot be measured during any experiment that are all local heat flux through each mode of transfer separately, that leads to a better comprehension of coupling phenomenon, and also allows us to think about a better dimensioning of
technical equipment or regulation system that will take into account the demand of
comfort of the human body.
L'homme demande de plus en plus une bonne qualité d'environnement dans toutes les situations : habitat, transports,... Le travail présenté s’intéresse à l’aspect thermique. Notre but est une meilleure compréhension des interactions homme environnement.
Ce travail s'est fait par le développement de modèles permettant le calcul fin des transferts de masse et de chaleur locaux au niveau cutané. Pour cela il faut connaître avec précision les conditions climatiques, c'est-à-dire les différentes variables physiques et leurs variations spatiales et temporelles. Il faut également déterminer les effets de celles-ci sur le corps humain.
Cette analyse passe donc par une modélisation de la thermo-physiologie humaine. Le corps humain est un système thermique non linéaire, complexe et régulé.
Deux modèles sont utilisés, l'un simple où le corps est composé de deux compartiments pour l’analyse des situations homogènes, l'autre plus complet de 24 à 45 compartiments selon la complexité des conditions thermiques.
Des modèles sont créés pour calculer séparément chaque type de transfert par convection, rayonnement infra-rouge et solaire, transfert à travers les vêtements ou un milieu solide. Diverses campagnes d'expériences ont été réalisées pour établir et valider ces modèles développés essentiellement au sein du logiciel TRNSYS.
Nous présentons des applications dans l’habitat, la voiture et le scaphandre de sortie spatiale. Pour chaque domaine nous donnons, les particularités des conditions thermiques, les expériences réalisées et les interpréteurs. Afin d’analyser les situations réelles, le nombre des variables doit être limité. Nous avons développé des interpréteurs qui traduisent les variables physiques et/ou physiologiques en données
pertinentes pour le domaine étudié. Il s’agit de sensations thermiques locales pour l’habitat ou de rythme cardiaque dans le scaphandre.
Pour un individu soumis à des conditions thermiques complexes, cet outil complet permet d’obtenir toutes les variables physiques, physiologiques et perceptives, locales et globales, ainsi que des variables non mesurables comme les flux de masse ou de chaleur permettant de mieux comprendre les phénomènes de couplages. On peut alors envisager le dimensionnement d’équipements techniques en tenant compte des
exigences de “confort” de l’être humain.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...