Partage d’expérience - Réalisation d’un BANC de TEST de vêtement et matériaux : plaque thermoélectrique

1 Introduction :

Un collègue de l'enseignement supérieur nous présente ses travaux faits avec des bachelors universitaires technologie première année génie électrique.

Cette activité (présentée sous forme de TP ) peut être faite avec de nombreuses filières car elle demande  très peu de matériel et l’humain peut faire le parallèle de la  thermie avec lui-même et ses vêtements.

2 Principe :

Pour faciliter la compréhension des principes de la thermodynamique et des enjeux liés à l'isolation des bâtiments auprès des étudiants, il s'avère pertinent d'établir une analogie avec le transfert thermique chez l'homme et l'isolation assurée par les vêtements.

Les essais effectués sur les vêtements permettent d'évaluer leur conductivité thermique, offrant ainsi aux individus une compréhension de base des pertes de chaleur du corps.

Ces expériences ont non seulement suscité l'intérêt des étudiants mais ont également stimulé une émulation entre eux dans ce domaine scientifique.

3 – Contexte :

Dans un contexte où l'utilisation de modes de déplacement doux et les randonnées tout au long de l'année sont de plus en plus courantes, il est essentiel de disposer de vêtements adaptés à toutes les saisons.

Ainsi, les vêtements techniques à faible masse et volume sont indispensables, offrant une résistance thermique élevée, une bonne évaporation, une imperméabilisation efficace, une résistance à la déchirure et aux mouvements, le tout assorti d'une facilité d'entretien.

4 – Travaux entrepris :

Il existe plusieurs moyens de mesurer la respirabilité des textiles, dont le coefficient de Résistance Évaporatoire Thermique (R.E.T.), inversé car il représente en réalité une résistance.

Un R.E.T. inférieur à 6 indique une matière extrêmement respirante, avec une capacité de 30 kg/m²/24 h. Pour un R.E.T. compris entre 6 et 12, la matière est considérée comme très respirante, adaptée à un effort modéré, avec une capacité supérieure à 10 kg/m²/24 h. Entre 12 et 20, le tissu est moyennement respirant et peu agréable lors d'un effort moyen. Au-delà de 20, le tissu est peu respirant.

L'imperméabilité est évaluée à l'aide d'une colonne d'eau en mm, mesurée en "Schmerber", qui applique une pression de 0,1 mbar. Par exemple, un vêtement avec une valeur de 10 000 Schmerber résiste à une colonne d'eau de 10 mètres, exerçant une pression totale de 1 bar, en ajoutant la pression atmosphérique de 1 bar. En Pratique, 1 litre d'eau est utilisé sur 10 cm de rayon de textile, augmentant la pression jusqu'à ce que l'eau le traverse.

La résistance thermique devrait être indiquée pour tous les matériaux, de même que leur empreinte écologique. En effet, sous le même terme "ouate", le matériau peut être du polyester ou naturel, avec des fibres étirées différemment. En ce qui concerne l'isolation thermique, une unité anglophone spécialisée, le "clo", est utilisée pour mesurer la résistance thermique surfacique, correspondant à une valeur de 0,155 m²°CW⁻¹. Ainsi, plus le nombre de "clo" est élevé, meilleure est l'isolation thermique du vêtement.

Cet article démontrera qu'il est possible de mesurer facilement l'isolation des vêtements.

Il y est présenté notamment :

• Une introduction au modèle thermique et aux caractéristiques de vêtement.
• La commande et Modélisation thermique d’une plaque chauffante.
• Des mesures pour modéliser différents types de vêtements.
• Un test d’hygrométrie et température en temps réel.

5 – Contenu de la ressource :

• Un article présentant et décrivant les travaux de simulation et d’expérimentation.
• Le modèle de simulation utilisé (Proteus – ISIS).
• Les calculs et relevés expérimentaux présentés dans un tableur.