Indices pour l'évaluation dynamique de l'humidité intérieure et de l'environnement thermique

Ingénierie des communications volume 2, Numéro d'article : 59 (2023) Citer cet article

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Les sources d'humidité libèrent des composants humides dans l'air intérieur, affectant la santé des occupants, la consommation d'énergie de la climatisation et la durée de vie du bâtiment. L'évaporation et la diffusion des composants humides sont des processus dynamiques, et pourtant les indices existants sont limités dans leur capacité à décrire avec précision les sources d'humidité influençant dynamiquement l'air intérieur. Nous proposons ici deux indices CRIt(H), un indice du taux de changement de contribution à l'humidité, et CRIt(c) comme taux de changement de contribution au climat intérieur. En prenant un humidificateur comme source, nous utilisons nos indices pour comparer par expérience l'impact des paramètres de la source sur diverses conditions ambiantes dans l'espace et dans le temps. Notre approche reflète avec précision la façon dont la source d’humidité affecte l’humidité et la température, avec l’identification des étapes spécifiques d’influence dynamique. Cette étude sera bénéfique pour l'établissement de modèles environnementaux intérieurs transitoires, la régulation des systèmes de climatisation et le contrôle durable de l'environnement intérieur.

Il existe des types de sources d'humidité intérieures (Fig. 1a), telles que le personnel1, l'équipement2, les matériaux d'enveloppe et les plantes, qui absorbent les composants humides (gouttelettes d'eau et vapeur d'eau) ou les libèrent dans l'air à des rythmes différents, modifiant ainsi l’environnement intérieur. L'intensité de l'absorption ou du rejet et le rapport gaz-liquide du composant humide diffèrent considérablement selon les sources. Par exemple, le taux de libération d'humidité de l'humain est de 30 à 300 g h−1 sous différentes intensités d'exercice, tandis que celui des plantes3 n'est que de 0,84 à 20,00 g h−1. De plus, les plantes plus grandes produisent plus de vapeur d’eau4. Lorsqu'une source libère continuellement de grandes quantités de composants humides, l'humidité augmente rapidement, ce qui peut produire de la rosée et de la moisissure sur les murs5,6 et provoquer des gênes respiratoires et des allergies7,8,9. Lorsque l’humidité est trop faible (≤ 30 %) en raison des sources absorbant les composants humides, la sécheresse affectera non seulement le confort thermique des occupants10 mais provoquera également des douleurs respiratoires11,12, des démangeaisons oculaires13,14,15 et de l’électricité statique. De plus, une humidité de l’air trop élevée ou trop faible peut favoriser la transmission et la survie de certains virus16,17,18,19. En conséquence, des indicateurs raisonnables, capables de décrire avec précision l’influence des sources d’humidité sur l’environnement intérieur, seront bénéfiques pour réguler la climatisation avec une consommation d’énergie réduite et fournir un environnement satisfaisant au personnel.

a Sources d'humidité intérieures. b Indices d'évaluation de l'humidité intérieure et de l'environnement thermique.

Les indices existants pour quantifier l'influence des sources d'humidité sur l'humidité de l'air (Fig. 1b) peuvent être divisés en paramètres fondamentaux (pression partielle de vapeur d'eau), paramètres directs absolus (humidité absolue, humidité spécifique (taux d'humidité)), paramètres directs relatifs. (humidité relative (HR)) et les paramètres indirects (température du point de rosée, température du bulbe humide)20. Pour décrire l'effet de différents objets sur l'environnement humide, les chercheurs ont modifié ces indices pour les rendre adaptés aux problèmes correspondants. Yanagi et al.21 ont étudié l'impact de l'humidité sur la contamination microbienne en utilisant le rapport cumulé de l'humidité relative moyenne. Dans le modèle de condensation des murs intérieurs établi par Ma et al.22, des indices d'accessibilité transitoire basés sur le taux d'humidité sont utilisés pour prédire la distribution transitoire des composants humides. Teodosiu23 a simulé la convection thermo-solution et la condensation de l'air humide à la surface, dans lesquelles la fraction massique de vapeur d'eau a été utilisée. Lucero-Gómez et al.24 ont évalué l'environnement humide avec des exigences de contrôle élevées en calculant les excursions climatiques de la fluctuation de l'humidité relative et ont proposé des mesures d'entretien efficaces pour la climatisation. En outre, les chercheurs ont également proposé des indices complets pour évaluer l'environnement intérieur en ajoutant d'autres paramètres, tels que la température de l'air, le mouvement de l'air et la température radiante moyenne. Gao et al.25 ont établi une formule simplifiée de température du globe humide intérieur (WBGT) et analysé sa relation avec l'humidité relative, qui peut être utilisée pour évaluer l'environnement intérieur des bâtiments ventilés naturellement. Bonora et al.26 ont établi deux indicateurs de microclimat intérieur basés sur la température de l’air et l’humidité relative : l’indice de risque microclimatique patrimonial (HMR) et l’indice de risque prévu de dommages (PRD), afin de déterminer le niveau de risque de l’environnement intérieur pour le patrimoine culturel.