Alors que la technologie et les solutions numériques évoluent et deviennent de plus en plus essentielles à notre interaction quotidienne avec le monde, ces outils et innovations offrent la possibilité de parvenir à l'égalité des sexes.

En tant que partenaire industriel de l'ICB, l'Arup contribue à informer les activités de recherche de l'organisation en s'appuyant sur sa perspective industrielle. Le groupe a discuté des facteurs scientifiques et historiques contribuant à l'inégalité du confort thermique et a exploré comment nous pouvons employer une approche plus prudente pour concevoir des espaces qui prennent en compte le confort différent des individus - et comment cela peut conduire à des co-bénéfices pour la planète.

Pouvez-vous décrire l'approche historique du confort thermique dans la conception des bâtiments ?

Sara: Les modèles historiques utilisés pour prédire le confort thermique sont l'un des facteurs qui expliquent la définition très étroite du confort que l'on trouve aujourd'hui dans les normes. Comme l'a fait remarquer Stefano Schiavon, de l'université de Berkeley, il s'agit de mesures datant des années 1960 qui s'appuient fortement sur l'expérience d'hommes et de femmes en âge d'aller à l'université, originaires d'Europe du Nord et d'Amérique. Elles ne sont donc pas représentatives de l'ensemble de la population. Les modèles obsolètes étant au cœur de la réflexion des concepteurs sur le confort thermique, il n'est pas surprenant que de nombreux groupes, en particulier les femmes, soient plus souvent victimes d'inconfort thermique.

Dr Zhang: Il existe d'importantes différences individuelles entre les personnes et entre les sexes qui ne sont généralement pas prises en compte dans les normes de construction.

Comment et pourquoi le confort thermique diffère-t-il entre les sexes ?

Dr. Zhang: Il existe de nombreuses différences entre les hommes et les femmes, non seulement d'un point de vue physiologique, mais aussi d'un point de vue comportemental.

Si l'on considère la physiologie humaine, le confort thermique peut être considéré comme l'équilibre entre la production et la perte de chaleur. Comme les hommes ont en moyenne une masse musculaire plus importante que les femmes, ils produisent plus de chaleur et sont souvent plus à l'aise à des températures plus basses. Cette différence dans la production de chaleur métabolique a un impact important sur la sensation thermique des personnes. En général, les femmes ont un pourcentage de graisse corporelle plus élevé, ce qui contribue à réduire leur perte de chaleur dans l'environnement, mais son effet combiné avec leur production de chaleur plus faible sur le confort thermique n'est pas clair. Les femmes ont également un rapport surface corporelle/masse corporelle plus élevé, ce qui les rend plus sensibles à la perte de chaleur. Un autre facteur important est que les cycles hormonaux mensuels des femmes peuvent modifier leur température centrale d'environ 0,5°C (0,9°F). Il s'agit d'une différence considérable qui peut affecter sensiblement le confort thermique.

L'autre facteur est la différence de comportement. Les femmes ont tendance à porter des vêtements en fonction du temps ou de la saison. Par exemple, nous avons tendance à porter des vêtements légers en été. Mais la conception de la température intérieure ne change pas ; elle est constante tout au long de l'année. C'est pourquoi les femmes ressentent souvent un inconfort lié à la surchauffe.

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Quels sont les travaux en cours pour remédier à l'inégalité du confort thermique ?

Ingrid : Il y a quelques années, Arup a développé l'Advanced Comfort Tool en partenariat avec le Dr Zhang et l'analyse de confort et le modèle physiologique précédents de l'ICB. Dans l'application, l'utilisateur a la possibilité d'ajuster non seulement le sexe mais aussi le poids, l'âge, la quantité de graisse corporelle et d'autres facteurs pour le modèle. La plateforme peut également comparer des populations de personnes pour aider à mieux comprendre l'étendue de la sensation thermique.

L'une des idées à l'origine du développement de cet outil est qu'il n'est pas équitable de concevoir un modèle pour une seule "personne moyenne", car cette personne n'existe pas. Par conséquent, comment pouvons-nous mieux représenter et concevoir pour une population entière ? Cette question est liée au défi plus large de l'équité dans la conception. En tant que concepteurs, nous devons réfléchir à la manière dont nous pouvons utiliser des outils numériques tels que l'Advanced Comfort Tool pour mieux représenter les différences au sein d'une population, puis choisir des options de conception et des paramètres opérationnels afin d'améliorer le confort de tous.

Comment les différences individuelles de perception de la température peuvent-elles également avoir un impact sur les normes de construction ?

Dr Zhang : Les normes thermiques actuelles utilisent une fourchette très étroite pour les classifications de confort. Mes recherches ont montré que les occupants ne peuvent pas distinguer les différences subtiles dans leur environnement thermique, mais la façon dont nous contrôlons généralement les bâtiments suppose qu'ils le peuvent, et cette approche se traduit par une consommation d'énergie coûteuse. Les normes de construction sont traditionnellement axées sur la création d'un environnement d'air uniforme et immobile. Le chauffage ou la climatisation d'un espace entier, surtout s'il n'est occupé qu'en partie, consomme beaucoup d'énergie.

Mais les choses changent. Chez CBE, nous travaillons avec l'American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) pour mettre à jour les normes afin que les bâtiments soient contrôlés pour chauffer et refroidir les personnes, et non les espaces qu'elles occupent. Cela a déjà été inclus dans la norme ASHRAE 55, qui élargit la classification pour un meilleur contrôle individuel du confort thermique. Nous avons proposé d'ajouter à la norme 55 des solutions supplémentaires, notamment l'augmentation des mouvements d'air et la mise en œuvre de mesures de contrôle du confort personnel, qui permettent de prendre en compte les différences individuelles et de réduire la consommation d'énergie liée au chauffage, à la ventilation et à la climatisation (CVC). Par exemple, si les occupants d'un bâtiment ont accès à des mesures de contrôle personnel, comme des fauteuils chauffés ou refroidis, en fonction de leurs préférences individuelles, la conception est mieux classée.

Ingrid : En matière de conception, il est difficile de repousser les limites du code. Nous constatons une évolution de la conception vers plus d'équité, mais nous nous heurtons souvent au code. L'étape suivante consiste à influencer les exigences en matière de construction pour permettre une plus grande flexibilité ou d'autres façons de penser le confort thermique.

Dr Zhang : Nous allons dans cette direction, et la norme 55 de l'ASHRAE montre la voie. La compréhension de ce concept par les sociétés d'ingénierie et de conseil est vraiment précieuse. C'est vous qui concevez les bâtiments et qui les mettez en pratique. C'est la valeur des partenariats industriels et la raison pour laquelle CBE travaille en étroite collaboration avec des entreprises comme Arup.

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Quelles solutions pouvons-nous mettre en œuvre pour tenir compte des différences entre les individus lors de la gestion des températures dans les bâtiments ?

Ingrid: L'objectif du confort thermique est en fin de compte de réduire les plaintes des occupants tout en minimisant la consommation d'énergie. Lorsque nous travaillons avec des clients qui essaient d'être plus efficaces sur le plan énergétique, d'atteindre le niveau zéro de carbone net, ou simplement de concevoir des bâtiments qui conviennent mieux à leurs locataires spécifiques, ils sont souvent plus ouverts à l'adoption de solutions plus créatives et individualisées. Par exemple, ils peuvent créer différentes zones plus chaudes ou plus froides dans le bâtiment.

Je pense également aux recherches du Dr Zhang sur les centres de remise en forme et les gymnases, qui ont montré que l'augmentation de la vitesse de l'air entraîne un meilleur confort thermique que la simple réduction de la température de l'air. Parfois, les salles de sport sont conçues sans ventilateurs, puis on les ajoute par la suite. Concevoir des ventilateurs dès le départ peut être une solution plus élégante qui, en fin de compte, est plus confortable pour les personnes qui font des exercices intenses, avec l'avantage supplémentaire de nécessiter moins d'énergie.

Dr Zhang: Lors de la conception d'un bâtiment, je recommande toujours d'inclure des équipements à réaction rapide comme les ventilateurs. Lorsqu'il n'y a personne dans l'espace, vous pouvez éteindre le ventilateur. Lorsque des personnes sont présentes, surtout si elles transpirent comme dans une salle de sport, les ventilateurs font circuler l'air et l'évaporation de la sueur contribue à la perte de chaleur. C'est beaucoup plus efficace que de baisser la température. Ces stratégies de réaction rapide doivent être prises en compte lors de la phase de conception préliminaire.

Les ventilateurs constituent également un bon système de confort personnel. J'utilise toujours un petit ventilateur dans mon bureau. Ils coûtent quelques dollars et consomment très peu d'énergie. Lorsque vous arrivez d'un déjeuner en plein air où il fait chaud, votre taux métabolique peut être élevé et vous pouvez avoir chaud. Vous pouvez donc allumer le ventilateur. Une autre solution personnelle facile à mettre en œuvre est le chauffe-pieds. Lorsqu'on a froid, la vasoconstriction (le rétrécissement des vaisseaux sanguins pour limiter le flux sanguin) se produit dans les extrémités telles que les mains et les pieds, provoquant une sensation de froid qui, à son tour, affecte la sensation thermique de l'ensemble du corps. Le réchauffement des pieds est un moyen simple et efficace de se réchauffer. Lors de la conception des espaces, nous pouvons prévoir des fonctions personnalisables que les occupants peuvent contrôler. Si les gens en ont besoin, ils peuvent l'utiliser.

Sara: Penser à ces facteurs dès le début d'un projet peut également aider à réduire les coûts initiaux et à simplifier les systèmes dans leur ensemble. Les avantages ne se limitent pas aux économies d'exploitation. En essayant de créer un espace uniforme et de maintenir une bande de température étroite, nous introduisons souvent de nombreuses complexités au niveau de la conception. Il faudra un changement de mentalité pour comprendre que l'introduction de contrôles individuels peut facilement résoudre ces complexités avec un système plus simple.

Ingrid: Les commandes individuelles évoquent également le concept de bâtiments intelligents. Pensez à la façon dont votre espace de travail peut être personnalisé avec votre hauteur de bureau préférée, un ventilateur que vous contrôlez, une chaise chauffante - et ils peuvent tous être connectés et réagir à la température extérieure ou à l'heure de la journée. Aujourd'hui, je vois les bâtiments intelligents émerger aux États-Unis en même temps que la tendance à une conception plus centrée sur l'homme et plus durable. Toutes ces stratégies peuvent être combinées dans un bâtiment intelligent qui se concentre sur l'individu et qui, en même temps, est meilleur pour l'environnement.

Comment cette recherche peut-elle être développée pour apporter plus d'équité dans d'autres aspects de la conception et de l'ingénierie des espaces ?

Sara: Il ne s'agit pas seulement de la recherche, mais aussi de la manière dont ces concepts et ces idées sont traduits pour un plus grand nombre de personnes. En dehors des ingénieurs et des chercheurs, comment faire parvenir ces informations aux personnes qui pourraient vraiment en bénéficier ?

Ingrid: L'idée de permettre aux occupants de contrôler leur espace correspond également à l'idée de leur fournir plus d'informations sur les performances de leur bâtiment afin qu'ils puissent prendre des décisions en connaissance de cause. Les propriétaires de bâtiments et les gestionnaires d'installations ont la possibilité d'être plus transparents et de partager des informations telles que la température et la qualité de l'air - des informations qui donneront aux occupants une idée de la qualité de leur environnement intérieur et leur montreront que l'espace favorise le confort, le bien-être et la productivité. Cette approche centrée sur l'humain permettra de créer des espaces plus équitables pour tous.