Le confort thermique et la ventilation d'un habitacle d'automobile Thème "Confort thermique et qualité des ambiances" Andreea VARTIRES, Iolanda COLDA Université Technique de Constructions de Bucarest Faculté d'Ingénierie d'Installations email: vartires2@gmail.com

Sommaire Contexte de l’étude Voiture test et paramètres mesurés Etude du confort thermique Résultats Calcul de la constante de temps Ventilation de l’habitacle/Grilles de soufflage proposées Conclusions

Contexte de l’étude 26 milliard litres de carburant/an pour la climatisation de l’habitacle CONFORT THERMIQUE – difficile a évaluer et contrôler dans les habitacles

Standards / Normes disponibles DOMAINE D’AUTOMOBILE Ergonomics of the thermal environment – Evaluation of thermal environments in vehicles ISO 14505-1: Part 1 – Principles and methods for assessment of thermal stress ISO 14505-2: Part 2 - Determination of equivalent temperature ISO 14505-3: Part 3 - Evaluation of thermal comfort using human subjects. SECTEUR DES BATIMENTS EN ISO 7730:2005 Ergonomics of the thermal environment – Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria ASHRAE Thermal environmental conditions for human occupancy, ASHRAE Standard 55–2013 American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.2013 Ventilation for acceptable indoor air quality ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2010.

Confort thermique – PMV/PPD

Paramètres mesurés à l’extérieur Paramètres extérieures Symbole Valeur U.M. Température de l’air extérieur θe mesurée °C Humidité relative ext. RHe % Rayonnement solaire I W/m2 Automobile: Dacia Duster Période étude: Février 2015 – février 2016

Paramètres mesurés à l’intérieur Paramètres intérieures Symbole Valeur U.M. Resistance thermique des vêtements R 1.3 clo Métabolisme M 1 met Température de l’air intérieur θi mesurée °C Température radiante θmr Vitesse de l’air int. v m/s Humidité relative int. RHi % Testo 480 Période étude: Février 2015 – février 2016

Le vote thermique accordé par les passagers Evaluation du confort thermique par les questionnaires TSV (thermal sensation vote) 1. La sensation thermique ressentie au niveau global et local ISO 7730 (+3…-3) 2. L’échelle d’inconfort thermique: 0 – confortable 1 – peu inconfortable 2 – inconfortable 3 – très inconfortable 3. L’échelle de la sensation de peau collante (transpirée): 0 – peau normale 1 – peau peu collante 2 – peau collante 3 – peau très collante 4. L’échelle de la préférence thermique dans l’habitacle: +3 – plus chaud +2 – chaud +1 – légèrement chaud 0 – aucun changement -1 – légèrement froid -2 – froid -3 – plus froid Questionnaires réalisés en concordance aux: ISO 10551 – 2001 and ISO 14505 – 3/2006

La sensation thermique globale

Résultats

Résultats Evolution du rayonnement solaire global pour le véhicule situé à l’ombre et au soleil (février 2016)

Résultats - Comparaison entre le vote moyen prévisible et le vote thermique des passagers

Résultats Evolution PMV – TSV pour le véhicule à l’ombre et au soleil, pour les trois scénarios de soufflage de l’air

Discussion Le confort thermique est plus difficile à évaluer et contrôler dans les habitacles que dans les bâtiments, étant donnée l’influence plus forte du climat extérieur, surtout du rayonnement solaire, de la densité d’occupation et de la non homogénéité du champ de températures et de vitesses. Les modèles actuels n’intègrent pas la variabilité spatiale et temporelle des paramètres de l’air intérieur dans les petits volumes ensoleillés, avec des systèmes de clime puissants, à taux de renouvellement d’air importants.

Calcul de la constante de temps La voiture a été mise à l’ombre, jusqu’à ce que la température intérieure est devenue à peu près stable; après, elle a été apportée en plein soleil. T0 = 20,80C

Calcul de la constante de temps Variation temporelle exponentielle - comportement du type réponse d’un système thermique à un changement brusque de la température extérieure. ΔTmax = 16,50C

Calcul de la constante de temps   La valeur très faible de la constante de temps montre l’effet brusque de l’ensoleillement sur les conditions intérieures, effet d’ailleurs connu dans la conduite d’une voiture.

Ventilation de l’habitacle Debit d’air 0.04 m3/s (144 m3/h) Debit d’air 0.075 m3/s (270 m3/h)

Types de grilles proposées- type 1 Diffuseur avec connes concentriques: transforme le jet conique traditionnel en jet radial collé, par utilisation de l’effet Coanda. ces dispositifs peuvent être réalisés rondes ou rectangulaires.

Types de grilles proposées- type 2 Diffuseur avec pales qui induisent un mouvement hélicoïdal: les pales orientables impriment au courant d’air une vitesse tangentielle réalisant un jet spiralé. la longueur d’entrainement du jet augmente considérable les grilles réalisent un amortissement plus rapide des vitesses le long du jet.

Types de grilles proposées- type 3 Diffuseur hémisphérique perforé: avec orifices de section variable permettant un grand coefficient d’induction et une orientation selon la préférence des passagers. les orifices peuvent avoir ainsi d’autres formes (à tester) le diffuseur peut tourner dans son support, le jet final étant dirigé selon la préférence des occupants.

Conclusions La distribution de l’air dans les véhicules Dacia-Renault est à revoir, pour diminuer la sensation de courant d’air, surtout pendant l’été de plus en plus chaud. Dans les modèles statistiques de confort thermique on ne peut pas prendre en compte la température de l’air et le rayonnement solaire indépendamment, car elle ne sont pas des variables indépendantes. Un nouveau modèle statistique est en train d’être développé pour évaluer le confort thermique.

Remerciements  Ce travail a été réalisé dans le cadre du Programme "Partenariat dans les domaines prioritaires - PN II", avec le soutien MEN - UEFISCDI, projet nr. 264/2014, PN-II-PT-PCCA-2013-4-0569 (INSIDE). INSIDE - INnovative Strategies of HVAC systems for high InDoor Environmental quality in vehicles Stratégies innovantes pour la conception des systèmes CVC pour une haute qualité de l'environnement intérieur dans les véhicules.

MERCI DE VOTRE ATTENTION!