La notion de confort hygrothermique > L’influence des vêtements

Les vêtements permettent de créer un microclimat sous-vestimental, à travers leurs résistances thermiques, en modifiant les échanges de chaleur et de masse entre la peau et l’environnement. Leur rôle essentiel est de maintenir le corps dans des conditions thermiques acceptables surtout en hiver. Le comportement thermique des vêtements d’une personne en activité est complexe et dynamique. Les transferts de chaleur à travers les tissus se font par conduction, et les transferts de masse par diffusion pour la phase vapeur et migration pour la phase liquide. A la surface extérieure, les échanges se font avec l’environnement par convection, rayonnement et évaporation. De nombreux facteurs peuvent influencer les échanges de chaleur et de masse à travers les vêtements. A part leurs résistances thermiques et leurs résistances à l’évaporation, il peut y avoir un effet tampon par adsorption de l’eau, un effet de pompage de l’air dû au mouvement du corps ou la pénétration de l’air à travers les tissus ou les orifices. La nature du tissu, la coupe des vêtements, l’activité et la posture du sujet influencent aussi les différents modes de transferts.



Pour évaluer leurs propriétés thermiques, un modèle simple du comportement thermique des vêtements est utilisé afin de quantifier les valeurs des éléments nécessaires pour le calcul des échanges thermiques entre l’homme et l’environnement, notamment l’isolement thermique et la résistance à l’évaporation. Le modèle simple considère les vêtements comme une seule couche à travers laquelle les transferts de chaleur se font uniquement par conduction entre la peau et la surface du tissu. La tenue vestimentaire est ainsi représentée par l’isolement thermique intrinsèque du vêtement Icl, en m².°C/W, qui est l’isolement entre la peau et la surface de vêtement. La définition de l’isolement thermique d’une tenue vestimentaire inclut également les parties non recouvertes du corps comme la tête et les mains. Pour cela, il est approprié d’utiliser l’unité clo pour l’expression de l’isolement thermique (1 clo = 0,155 m².°C/W). L’unité de clo correspond à l’isolement nécessaire au maintien de la balance thermique de l’homme sédentaire à 21 °C en air calme. Pour tenir compte de l’accroissement de surface dû aux vêtements, le facteur fcl a été introduit. Il peut être calculé à partir des valeurs de Icl. L’isolement thermique des vêtements peut être mesuré expérimentalement sur un mannequin. En pratique, il est estimé à partir de tableaux de valeurs mesurées sur un mannequin thermique. La norme ISO 9920 permet le calcul de Icl à partir des valeurs clo des pièces unitaires ou à partir des exemples de tenues citées [AFNOR, 1995]. Le modèle simple à un seul paramètre, qui est l’isolement thermique, représente une approximation du comportement thermique des vêtements dans les ambiances modérées où les conditions sont homogènes et confortables, et les sujets exercent une activité légère. Il est souvent utilisé dans la pratique pour la plupart des applications, surtout dans les bâtiments. Par contre, il présente des limitations comme il ne prend pas en compte le transfert de masse à travers les vêtements qui joue un rôle important dans le cas de transpiration pour les sujets en activité intense et/ou dans les ambiances chaudes.



Un autre modèle simple consiste à prendre en compte séparément les transferts de chaleur et de masse à travers les vêtements, considérés alors comme deux mécanismes indépendants. C’est un modèle à deux paramètres : l’isolement thermique et la résistance à l’évaporation.

La résistance à l’évaporation d’une tenue vestimentaire peut être mesurée expérimentalement sur des individus ou des mannequins capables de transpirer. Elle peut également être calculée en fonction de l’isolement thermique de la pièce vestimentaire et de ses propriétés de perméabilité à la vapeur d’eau définies par un indice de perméabilité noté im. Des valeurs typiques pour cet indice sont données dans la norme ISO 9920. Pour la plupart des vêtements à une ou deux couches de perméabilité usuelle, cet indice peut être fixé à 0,38.

D’autres modèles plus détaillés ont été développés. Ils prennent en compte les différents phénomènes décrits ci-avant, notamment les effets tampon, de pompage, de la ventilation.