La sensation de froid dans une pièce chauffée à 20°C s’explique pour quatre raisons : la vitesse de l’air, la température rayonnante, l’humidité relative et la stratification.
Pour comprendre ces raisons, il faut d’abord connaître les trois modes de transfert de chaleur : convection, conduction, rayonnement.
Cet article s’intègre dans le sujet : pourquoi et comment faire des économies de chauffage ? il vous permettra de mieux comprendre les articles suivants :
- Comment avoir plus chaud sans allumer votre chauffage ?
- Comment avoir plus chaud avec votre chauffage allumé ?
Contenu intéressant à écouter pour comprendre cet article : https://youtu.be/2Ck6IGyJW6Q?t=16
Les 4 modes de transfert de chaleur
Les modes de transfert offrant le meilleur confort thermique sont dans l'ordre : le rayonnement, la conduction et la convection.
La convection (transfert par un fluide) : mode de transfert de chaleur par un fluide gazeux (ex. air) ou liquide (ex. eau). L’air chaud est moins dense et donc moins lourd que l’air froid. En se réchauffant, le fluide chaud monte et le fluide plus froid descend. Par exemple, c’est la chaleur qui s’accumule au plafond dans une pièce chauffée.
La conduction (transfert par la matière) : mode de transfert de chaleur par contact direct des particules de matière entre elles. Exemple : lorsque vous touchez une tasse chaude.
Le rayonnement (transfert par les ondes) : mode de transfert de chaleur par l’émission d’ondes électromagnétiques par toute matière possédant une température supérieure au zéro absolu (température du vide spatial). Lorsque l’énergie contenue dans des ondes infrarouges issues d’une matière chaude touche une autre matière, les atomes de cette dernière vibrent et créent de la chaleur. C’est ainsi que le soleil réchauffe notre planète.
Le rayonnement est le mode de transfert de la chaleur le plus efficace.
Allez plus loin ici :
Vitesse de l'air
Comment les courants d'air accentuent la sensation de froid ?
Pourquoi avez-vous plus froid devant un ventilateur ? Comment la transpiration refroidit-elle votre corps ? Comment un courant d’air accentue-t-il l’évaporation de votre transpiration ?
Un corps est entouré d’une pellicule d’air chaud qui l’isole de l’air ambiant. C’est possible, car la viscosité de l’air et la rugosité de la peau maintiennent une couche d’air au contact de la peau. On appelle cela la couche limite.
Pour se refroidir, le corps libère en continu de l’eau qui s’accumule sur la peau afin qu’elle s’évapore. La vaporisation utilise la chaleur du corps pour transformer un liquide (l’eau de la transpiration) en gaz (vapeur d’eau). Plus la sueur s’évapore, plus le corps se refroidit.
L’air sec ambiant est une éponge qui absorbe l’humidité. Plus il y a de courant d’air, plus la pellicule d’air chaud remplie d’humidité se mélange à de l’air sec. Cela accentue l’évaporation de la chaleur du corps et la sensation de froid.
Un courant d’air est donc plaisant lorsqu’il fait trop chaud alors qu’il crée de l’inconfort dans une habitation lorsqu’il fait froid.
Un simple souffle imperceptible peut faire chuter la température ressentie de 2 à 3 °C. Soufflez sur votre bras, vous verrez. Un courant d’air peut faire passer une température ambiante de 19 °C à une température ressentie de 16 °C.
Allez plus loin :
Température rayonnante
Comment la température des parois (mur, plafond, sol, etc.) accentue la sensation de froid ?
Pour faire simple, la température ressentie par le corps est la moyenne entre la température ambiante et la température de surface des parois. Si l’air intérieur est chauffé à 20 °C uniformément, mais que les parois possèdent une température de 15 °C, les habitants ressentiront une température de 17,5 °C.
Autrement dit, la sensation de froid provient aussi du rayonnement infrarouge avec les surfaces qui entourent votre corps. Lire un livre devant un mur en pierre et devant un mur en bois n’offre pas le même confort.
Pourquoi vos parois ne possèdent-elles pas la même température que l’air ? Les parois sont des barrières entre les températures intérieures et extérieures. En hiver, la surface intérieure des parois est plus chaude que la surface extérieure. Plus l’isolation est mauvaise, plus la chaleur s’évacue vers l’extérieur. La température extérieure réduit donc de quelques degrés la température intérieure de la paroi.
Humidité relative
Comment l'humidité relative intérieure accentue-t-elle la sensation de froid ?
Un air intérieur trop humide augmente la sensation de froid, car l’eau possède une conductivité thermique 25 fois plus importante que l’air sec.
Lorsque la pellicule d’air chaud qui entoure votre corps et l’air intérieur sont saturés en humidité, la chaleur s’évacue plus vite de votre corps vers les parois froides.
Cette perte de chaleur est intensifiée par les vêtements humides.
Allez plus loin : https://youtu.be/oSGtHXwo0Sw?si=Td0PECkNd6szLiOJ
Stratification
Comment la stratification de la chaleur accentue la sensation de froid au sol ?
Comme évoqué plus haut, l’air chaud étant plus léger que l’air froid, il monte et s’accumule au plafond. Un radiateur classique fonctionnant par convection réchauffera principalement le volume haut d’une pièce.
La température de l’air varie de 1 à 2 °C par mètre de hauteur en moyenne. Dans une pièce de 2,5 m de haut, il est possible de mesurer une température de 23 °C au plafond et de 17 °C au sol.
Lorsqu’on marche sur un sol froid, le cerveau régule la température globale du corps en contractant les vaisseaux sanguins des mains et des pieds. Vous ressentirez alors une sensation de froid générale.
D’un autre côté, la tête est une partie du corps qui produit beaucoup de chaleur et qui a besoin d’évacuer cette chaleur. Or, dans une pièce stratifiée, la tête évolue déjà dans un air chaud. Cela peut engendrer de la fatigue, des maux de tête et une baisse de la concentration.
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