Jeudi, 27 Octobre 2011 19: 47

Étude de cas : Indices de chaleur : formules et définitions

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I. Indice de contrainte thermique (ITS)

L'amélioration équation du bilan thermique est:

où est l'évaporation nécessaire pour maintenir l'équilibre thermique,  est la charge solaire et la production de chaleur métabolique H est utilisé à la place du taux métabolique pour tenir compte du travail externe. Une amélioration importante est la reconnaissance que toute la sueur ne s'évapore pas (par exemple, certaines gouttes), par conséquent, le taux de sudation requis est lié au taux d'évaporation requis par :

De nsc est l'efficacité de la transpiration.

Utilisé à l'intérieur, le transfert de chaleur sensible est calculé à partir de :

Pour les conditions extérieures avec charge solaire,  est remplacé par une prise en compte de la charge solaire (RS ) par:

Les équations utilisées sont adaptées aux données expérimentales et ne sont pas strictement rationnelles.

Perte de chaleur par évaporation maximale est:

et l'efficacité de la transpiration est donnée par :

mais

nsc = 1, voir

et

nsc = 0.29, voir

L'indice de contrainte thermique (IST) en g/h est donnée par :

De  est le taux d'évaporation requis, 0.37 se convertit en g/h etnsc est l'efficacité de la transpiration (McIntyre 1980).

II. Taux de sudation requis

Semblable aux autres indices rationnels, est dérivé des six paramètres de base (température de l'air (), température radiante ( ), vitesse de l'humidité relative de l'air (v), isolation des vêtements ( ), taux métabolique (M) et travaux extérieurs (W)). Les valeurs de la zone de rayonnement efficace pour la posture (assis = 0.72, debout = 0.77) sont également requises. À partir de là, l'évaporation requise est calculée à partir de :

Des équations sont fournies pour chaque composant (voir tableau 8 et tableau 9). La température cutanée moyenne est calculée à partir d'une équation de régression linéaire multiple ou une valeur de 36°C est supposée.

De l'évaporation requise (Ereg) et l'évaporation maximale (Emax) et l'efficacité de la transpiration (r), sont calculés :

Humidité de la peau requise 

Taux de sudation requis 

III. Taux de sudation prévu sur 4 heures (P4SR)

Les démarches entreprises pour obtenir le P4SR la valeur de l'indice sont résumées par McIntyre (1980) comme suit :

If , augmenter la température du bulbe humide de .

Si le taux métabolique M > 63 , augmentez la température du bulbe humide de la quantité indiquée dans le tableau (voir figure 6).

Si les hommes sont habillés, augmentez la température du bulbe humide de .

Les modifications sont additives.

Le (P4SR) est déterminé à partir de la figure 6. Le P4SR est alors:

IV. Rythme cardiaque

De M est le taux métabolique, est la température de l'air en °C et Pa est la pression de vapeur en Mb.

Givoni et Goldman (1973) fournissent des équations pour prédire la fréquence cardiaque des personnes (soldats) dans des environnements chauds. Ils définissent un indice de fréquence cardiaque (RSI) d'une modification de la température rectale d'équilibre prédite,

VOTRE est alors:

De M = taux métabolique (watts), = travail mécanique (watts), clo = isolation thermique des vêtements,  = température de l'air = charge thermique métabolique et environnementale totale (watts), = capacité de refroidissement par évaporation pour les vêtements et l'environnement (watts).

La fréquence cardiaque d'équilibre (en battements par minute) est alors donnée par :

pour le RSI 225

c'est-à-dire une relation linéaire (entre la température rectale et la fréquence cardiaque) pour des fréquences cardiaques jusqu'à environ 150 battements par minute. Pour VOTRE >225 :

c'est-à-dire une relation exponentielle lorsque la fréquence cardiaque approche du maximum, où :

= fréquence cardiaque d'équilibre (bpm),

65 = fréquence cardiaque au repos supposée dans des conditions confortables (bpm), et t = durée en heures.

V. Indice de température du bulbe humide (WBGT)

La température du globe humide est donnée par :

pour les conditions avec rayonnement solaire, et :

pour des conditions intérieures sans rayonnement solaire, où Tnwb= température d'un thermomètre à bulbe humide à ventilation naturelle, Ta = température de l'air, et Tg = température d'un thermomètre à globe noir de 150 mm de diamètre.

 

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Table des matières

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