La vidéo du jour parle d’un sujet que j’avais déjà traité par écrit il y a quelques années : la température ressentie.

Ce que je raconte dans la vidéo correspond à de la thermique assez classique. Un point qui mérite commentaire, c’est mon traitement un peu particulier du rôle du vent.

En général, les flux de convection sont présentés à l’aide d’un coefficient de transfert, de sorte que

\(\Phi = h(T_2 – T_1)\)

Le coefficient de transfert (unité W/(m2/K)) dépend du fluide et de son champ des vitesses à la surface. Avec de l’air, dans le domaine de l’isolation des bâtiments, on va prendre typiquement des valeurs de 5 à 10 en intérieur et de 25 en extérieur.

J’ai fait le choix de l’inverser pour définir une résistance de surface \(R = 1/h\) de sorte que

\(\Phi = \frac{T_2 – T_1}{R}\)

de sorte qu’il soit intuitif de réaliser ensuite une addition avec la résistance thermique apportée par les vêtements. La résistance a une unité un peu barbare (que j’ai évité de mentionner dans la vidéo), puisque c’est l’inverse du coefficient de transfert, donc des m2.K/W.

Pour calculer la résistance thermique à la conduction d’une épaisseur d’isolant, on divise son épaisseur par sa conductivité thermique.

\(R = \frac{L}{\lambda}\)

Pour un isolant peu dense, on a des valeurs de conductivité thermique qui sont voisines de celle de l’air « immobile », à savoir 0,025 W/(m.K). D’où ma valeur de résistance de 0.4 pour 1cm d’isolant.

Evidemment avec diverses couches de vêtements, la réalité est plus compliquée que ça, mais ça donne un ordre de grandeur.

Venons en maintenant à la question de la variation du coefficient de transfert (et donc de la résistance de surface) avec la vitesse. Il est difficile de donner une relation précise entre les deux, on en est généralement réduit à des approximations et des lois empiriques.

Une façon classique de le faire est de prendre une dépendance du type

\(h(v) = h_0 + A \sqrt{v}\)

et c’est ce que j’ai utilisé dans mes courbes et pour calculer mes diagrammes de température ressentie. Là aussi, c’est une simplification mais ça donne une bonne idée des effets.

Concernant le rôle du soleil, c’est assez délicat. On sait que le flux qui arrive sur Terre est d’environ 1000 W/m2 sur une surface orthogonale aux rayons. Sauf que notre surface n’est jamais complètement orthogonale aux rayons ! Déjà en gros une moitié est à l’ombre, sur l’autre partie l’angle d’incidence n’est pas toujours orthogonale.

Si on fait l’approximation que les humains sont des sphères, on doit diviser par 4, s’ils sont des plans et qu’ils sont orientés perpendiculairement au soleil, on ne divise que par 2.

Après il faut prendre en compte notre albédo, c’est à dire la part des rayons qui seront réfléchis plutôt que d’être absorbés. Cela va dépendre de notre peau, nos vêtements, etc. Bref c’est très variable !

Je me suis gardé de définir une température ressentie due à la présence du soleil, mais vous voyez que si on atteint disons 100W/m2 de flux solaire, cela peut représenter un équivalent de +10 degrés pour une résistance de surface de 0,1.

Je n’ai pas non plus abordé la question de l’humidité relative, qui va notamment jouer un rôle sur la capacité du corps à évacuer la chaleur par transpiration plutôt que par simple convection. Pour les fortes chaleurs, on utilise parfois l’indice « Humidex » pour prendre en compte l’effet de l’humidité.

D’ailleurs il semblerait que – au moins au Canada – le concept de « température ressentie » ait été remplace, au moins verbalement, par celui d’indice de refroidissement éolien. Cela va dans le bon sens, mais la confusion subsiste. En effet c’est indice est fabriqué pour que ses valeurs soient dans les mêmes ordres de grandeur que la température. Donc même si on ajoute pas « °C » derrière, la confusion est là.

22 Comments

  1. Brice Simeon Reply

    Merci,
    Excelente vidéo et très bonnes précisions dans le billet (on te fait confiance, l’isolation dans le batiment c’etait ton domaine avant)
    Attention, petite coquille dans la dernière phrase : « En effet c’est indice est fabriqué » = « cet indice » XD
    j’aurais souhaité savoir quelle augmentation des kw « produits » peut être engendrée par l’activité physique …(bon, ok, trop vaste/diversifié pour permettre une réponse précise), ça donnerait un bon exemple de t° ressentie foireuse^^
    @++

  2. Vu en Russie, à Petersbourg, du temps de Leningrad dans les années 70, il y avait en hiver à certains endroits, à l’entrée du parc par exemple, des tableaux où étaient affichés, au jour le jour, les coéfficients du ressenti, en fonction de la température, du vent et de l’humidité!

  3. Commentaire du même genre que sur youtube :
    La vidéo me semble un peu rapide.
    Si on prend directement la résistance globale d’une personne habillée, qu’est-ce qui me prouve qu’elle est bien égale à la résistance de la personne sans vêtements en prenant en compte le vent + la résistance des vêtements sans prendre en compte le vent ?

    Je pense qu’il faudrait plus détailler cette partie là, et a priori je doute d’un écart à peine égal à 10% pour un vent de 50 km/h par exemple. Cette manière de calculer me paraissant bizarre, je proposerais plutôt une méthode alternative :
    Flux global = (Température de surface des vêtements – Température extérieure ) / R1, avec R1 une résistance prenant en compte l’influence du vent
    Et flux global = (Température du corps – Température de surface des vêtements)*conductivité/épaisseur des vêtements

    Ces deux équations à deux inconnues donnent le flux global et la température de surface des vêtements.
    Et là on pourrait faire varier la vitesse du vent, constater l’influence sur R1, et vérifier à quelle valeur il faut donner à T_ext pour obtenir le même flux mais avec R1 sans vent.

    Il paraitrait surprenant que cette méthode donne le même résultat que l’addition des résistances en prenant en compte le vent d’une manière différente, même si ce n’est pas à exclure à priori non plus.

  4. Joss Randal Reply

    Le coefficient de transfert (unité W/(m2/K))…
    Il y a une coquille, je pense.
    Ne s’agirait-il pas plutôt de
    Le coefficient de transfert (unité W/(m2.K))…

  5. Félix marsollier Reply

    Bonjour,

    Travaillant dans le domaine de la thermique du bâtiment, je me permets une petite précision qui je pense peut être utile.
    Dans un milieu sans vent comme l’intérieur d’une maison, le régime de convection est majoritairement de la convection naturelle. Or pour un être humain les corrélations donnent une valeur de coefficient d’échange convertif d’à peu près 3.
    Or dans votre coefficient d’échange pris entre 5 et 10, le reste vient du rayonnement.
    En effet, si la température entre l’air et le milieu radiatif environnement est proche, l’échange radiatif peut être linearisé pour être assimilé à un coefficient convectif. Ainsi ce coefficient radiatif vaut à peu près 6 dans une habitation.
    Pour conclure, le flux de chaleur est majoritairement issu du rayonnement et non de la convection.
    NB: c’est notamment pour cela qu’à iso température intérieure, on a moins froid en ete car les murs (environnement radiatif) sont plus chaud.

    • Cela est vrai pour les habitats à faible inertie et faux à forte. C’est encore pire sous les combles. Le soleil chauffe l’ardoise à 60°C environ, se propage à travers l’isolation et rayonne par infra-rouge sur la tête des pauvres occupants et cela sans canicule.
      Pour les bâtiments à forte inertie, les murs (en général en pierre de forte épaisseur) gardent la fraicheur de la nuit le jour. Ainsi la t° des murs compense l’apport radiatif. Non seulement les murs rafraichissent l’air chaud du jour mais émettent moins d’infra-rouge qu’en extérieur. D’ailleurs, il faudrait définir l’extérieur. Est-ce une terrasse ensoleillée et entourée de murs blancs, surmontant une rue goudronnée fondante, avec vue sur mer où les reflets exigent le port de lunettes indice 4 en milieu d’après-midi ? Ou est-ce un dessous d’arbre dans un jardin orientée nord avec pelouse fraichement arrosée au petit matin ? Le rayonnement infra-rouge de l’environnement peut être très fort comme dans les villes ou sur les côtes en granit.

  6. Bonjour,

    Est-ce que la masse graisseuse peut ajouter de la résistance thermique ?
    Pour les formules que tu as citées est-ce que ça ce limite à l’extérieur ?

  7. Petite question découlant de la vidéo et du billet de blog : lorsque l’on porte plusieurs couches de vêtements (t shirt, pull, manteau par exemple), la résistance totale au transfert est-elle due uniquement aux conductivités respectives de ces couches ou ya t’il également des fines couches d’air que l’on doit prendre en compte entre chaque épaisseur ?

  8. Merci pour cet article très intéressant !!
    Mais petite digression sur la dernière phrase,
    « en effet, Cet indice est fabriquer. .. » 😉

  9. Le rôle du vent concerne la convection, le bain la conduction et le soleil le rayonnement.

    – Le transfert thermique en absence de vent fait partie de la conduction puis de la convection. Ainsi la peau réchauffe les molécules de l’air frais à son contact par conduction (ou inversement l’air chaud réchauffe la peau), la masse volumique de l’air chauffé diminue et engendre un phénomène de convection.

    – En présence de vent, cela est plus compliqué. Dans ce cas la masse volumique de l’air augmente au contact de la peau par transfert de l’énergie cinétique en pression. L’air qui est un bon isolant perd de sa résistance et le transfert augmente en même temps que le phénomène de convection disparait, remplacé par le vent qui accélère l’échange. Pour être tout à fait exact, il faudrait pendre en compte l’énergie du frottement de l’air, certes négligeable à petite vitesse.

    – Pour ce qui est des habits, il faut distinguer les coupe-vents des pulls. Les molécules d’air emprisonnées dans les tissus servent d’isolant dans un cas et sont chassées dans l’autre. Le transfert thermique s’en trouve grandement affecté. La surface joue aussi un rôle. Si je me couvre de vêtements jusqu’à un certain volume donc une surface d’échange extérieure, l’effet isolant s’inverse jusqu’à être pire qu’être nu.

    – La transpiration, elle, augmente le transfert de chaleur en pompant de l’énergie latente au corps lors de l’évaporation.

    – Reste l’énergie par rayonnement. Certes la réverbération de l’ensoleillement sur la neige ou l’eau augmente le transfert mais il faudrait tenir compte aussi de l’effet de serre par certain gaz, de la couverture nuageuse ainsi que de l’opposition jour/nuit. La couleur joue également un rôle, le noir absorbant plus d’ondes électromagnétiques du spectre visible, sachant que la lumière est réfléchie par la peau, absorbée et transparente car le corps est constitué principalement d’eau. Enfin le corps perd de l’énergie en émettant des infra rouge. Ces infra-rouge doivent aussi rentrer dans l’équation dans le cas de cheminée, plancher chauffant, panneaux rayonnants et autres radiateurs en fonte.

    Bref, la température ressentie des présentateurs météo fait référence à la vitesse du vent sur la peau. La mise en équation du phénomène est bien posée dans ce billet. Pour déterminer le transfert thermique du corps humain avec l’environnement c’est une autre paire de manche.

  10. D’habitude j’adore les vidéos de David, mais là, je trouve le propos un peu dur et injuste.
    Le message global est « la température ressentie, c’est une notion nulle, elle ne correspond pas à rien de scientifique, il faut à tout prix la fuir comme la peste ».
    Moi j’aurais un point de vue bien plus nuancé, tout en restant très simple.

    Si on demandait au gens d’évaluer leur confort thermique sur une échelle, et qu’on mettait la température de l’air ambiant en regard, on trouverait une certaine corrélation. Elle ne serait pas parfaite, certes, mais il y aurait corrélation ( quand les température sont très froides, le confort thermique est bas, et quand les températures sont un peu plus chaudes, le confort thermique l’est également un peu plus).
    Si on faisait un graphe du confort thermique en fonction de la « température ressentie », on trouverait aussi une corrélation imparfaite. Mais la corrélation serait meilleure que dans le premier cas, la « température ressentie » était un indicateur prenant plus de paramètres que simplement la température de l’air.

    On a donc un nouveau critère pour évaluer le confort thermique, qui n’est pas parfait, qui a des défauts et des limitations, mais qui est quand même assez utile pour évaluer grosso modo le confort thermique que l’on pourrait ressentir – même s’il faut bien sûr être conscient de ces limites. Un critère imparfait ne veut pas dire à jeter à la poubelle.

    Quand David dit qu’il vaut mieux donner aux gens tous les paramètres de la météo plutôt que simplement la « température ressentie », je ne suis pas d’accord et en fait c’est même le contraire de ce qu’essaye de faire le nutri-score par exemple.
    Avant le nutri-score, on a un ensemble de données « objectives », nombreuses, floues, de telle sorte que le consommateur ne peut pas avoir une idée de la nature « saine » du produit qu’il consomme (en tout cas, pas sans effort intellectuel).
    On a « résumé » ces informations objectives en une valeur « subjective » (dans le sens où cela dépend d’une méthode de calcul qui aurait pu être différente), le nutri-score. C’est bien plus simple et rapide pour le consommateur de savoir si l’aliment est « sain » ou « malsain » (je mets des guillemets à ces mots, hein).
    Le nutri-score n’est pas absolu : manger uniquement que des aliments notés A ne garantie pas d’avoir des habitudes alimentaires saines. Mais il y a quand même corrélation : quelqu’un qui ne mangerait que des « A » aurait certainement un mode de vie plus sain que quelqu’un qui ne mangerait exclusivement que des « E ». En tout cas, statistiquement.

    Et bien pour la température ressentie c’est pareille : au lieu de donner aux gens une immense liste de paramètres de météo, noyés sous les informations, on ne pourrait pas avoir une idée rapide et claire du confort thermique que l’on ressentirait.
    Mais si l’on résume toute ces information dans une sorte de « score » (en gros, la température ressentie), on a une donnée, imparfaite (comme le nutri-score) mais qui permet en très peu de temps de se faire une idée du confort thermique, qui n’est pas absolue mais pas trop loin de la réalité non plus.

  11. Bonjour,
    Un bon point de départ pour expliquer le sujet, mais survoler l’influence de l’humidité, c’est quasiment criminel !
    Habitant en Angleterre, je peux confirmer que 24°C à 80% d’humidité (canicule(!) de Juin dernier), cela donne un inconfort équivalent à un 35°C Parisien… et dans l’autre sens, 80% d’humidité à 5°C (dans l’air) avec un peu de vent, cela donne du givre (donc de l’eau à maximum 0°C). Le gros problème de l’humidité, c’est que le corps humain transpire, donc ajouter des couches de vêtements peut accentuer le problème (on sature les vêtements avec de l’eau, un excellent conducteur thermique, comme le marbre de la vidéo, qui ne va pas ou peu s’éliminer à cause de l’humidité de l’air).
    Bref, le truc c’est que, oui, la température ressentie, c’est une notion très pifométrique. Et je ne suis pas sûr qu’un nutri-score thermique donne une bonne idée de la situation.

  12. Bravo David
    Que ce soit pour la Relativité Générale ou les gauchers ou la température ressentie vous êtes vraiment un génie de la pédagogie .
    Comme disait l’Autre : ce qui se conçoit bien s’énonce clairement et les mots ……
    Merci pour tous ces épisodes passionnants .

  13. Bonjour David,
    Félicitations pour vos billets et vidéos.
    Pas de commentaires sur la physique, mais juste une gentille remarque – tout comme celles de Brice et David -, au dernier paragraphe, les mots :
    « Donc même si on ajoute pas » deviennent => « Donc même si on N’ajoute pas »
    À vous lire, bonne journée.

  14. adrien Mc Namara Reply

    La critique est aisée mais l’art est difficile… Félicitations pour ces vidéos exceptionnelles, d’une très grande profondeur mais toujours abordée sous l’aspect de la simplicité.
    Je montre à mes enfants de 4 ans et 2 ans des vidéos de « c’est pas sorcier » ou « la vie »(point trop n’en faut), quand ils seront plus grand, je leur montrerais vos vidéos… Clairement elle donne le goût de la découverte, de la science d’une manière totalement ludique, merci!

  15. Pingback: La « température ressentie » : une arnaque ? ❄️🌡️🥶 - Qualitay.fr

  16. Jack Teste-Sert Reply

    Nécessité de végétation importante pour éviter les canicules / effet psychologique additionnel :

    Si vous prenez les coefficients respectifs d’absorption de chaleur de l’air sec et de l’eau, vous obtenez un rapport de 35 fois en faveur de l’humidité totale.
    Ce qui m’a amené, expérience fait en Agroforesterie sur 25 ans (en programme paysagiste à Gif) e réaliser le blog démontrant la nécessité de couverture arborée régulée en association d’avec les cultures, si possibles en parcelles bordées de talus arborés pour les régions très sèches, afin de maintenir une humidité d’air dense au sol, en place !
    >>> https://greenjillaroo.wordpress.com*

    D’autre part, en hiver même, l’observation des routes passant à travers des forêts montre que celles-ci sont moins gelées, car les troncs d’arbres sombres stockent une certaine chaleur solaire ! En climats rudes, entourer son habitation de forêt devrait être le minimum d’auto-régulation thermique naturelle souhaitable !!!
    En l’agriculture actuelle, industrielle, faussement prétendue « conventionnelle », une énorme erreur de gestion des paysages et des sols s’est introduite, comme le démontrent certaines vidéo Youtube sur la question de l’agroforesterie et ses bénéfices connus évidents de longue date…, pour éviter les sols pauvres, pas vivants, les maladies des légumes et fruitiers…!

    Enfin, il y a un côté psychologique et quantique de la pensée, quand elle néglige d’affirmer : JE SUIS créatif de mes énergies choisies, et que l’on se met à craindre l’excès de froid (ou de chaleur) et que l’on se les retourne par la loi quantique d’intrication…!
    Cela se vérifie en affirmant, sous ses conditions « extrêmes : JE SUIS mes énergies les plus équilibrées et adaptées possibles ! », tout comme de dire venir les solutions adéquates pour tout choix de vie, avant de les vivre !!!

  17. Et, de plus, il ne faut pas oublier qu’à travers cette intrication mentale quantique d’avec l’Ensemble (fine, prouvée par la télépathie médiumnique, seulement si désirée vivre…!), il est nécessaire de DIRE VENIR LA PLUIE (soulevée des océans) pour éliminer dunes et déserts en bordure des continents.
    Voilà un des « job » élégant, sans effort et gratuit, pour réduire la désertification, éliminer les sécheresses, surtout si à se convaincre d’obtenir 1 JOUR DE PLUIE, tous les 4 JOURS DE SOLEIL, ce qu’oublient de souhaiter nombre de citadins…, pressés d’aller se faire rôtir sur les plages, sans,assez se bouger le culte et les neurones !§§§§!

  18. Elliot mancer Reply

    Bonjour, ne parles – tu pas là de densité de flux ????????? En w/M2 car il me semble que le flux est en watts

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