Etude des transferts de chaleur et de masse dans le système peau humaine-vêtements-environnement-Modélisation du climat sous-vestial des tenues NRBC semi-étanches

Study of heat and mass transfer in the human skin-clothing-environment system - Modeling of the subvestial climate of CBRN semi-tight suits

• Auteur / Autrice : Solène Champigny
• Direction : Fabien Salaun, Cedric Cochrane
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX - Laboratoire de Génie et Matériaux Textiles

Mots clés

Mots clés libres

Textile

Confort

Transferts de chaleur et de masse

Textile

Comfort

Heat and mass transferts

Résumé

Le confort est un paramètre important lors de la conception de toute tenue. Il dépend notamment des conditions environnementales (vélocité de l'air, conditions météorologiques, température et humidité relative) et des propriétés des différentes « couches » du textile (nature, densité, épaisseur, toucher, etc.). Le confort thermique est un état de satisfaction dans les conditions ambiantes, i.e., le porteur n'a ni trop chaud ni trop froid. Des moyens de caractérisation sont développés pour une normalisation de cette notion subjective. Le port d'un vêtement modifie la sensation de confort. Le vêtement est une structure textile composée de fils et de fibres. Il peut s'agir de tissus (entrecroisement de fils de chaîne et de fils de trame), de tricots (entre- lacement de fils par la formation de mailles) ou de non-tissés (entremêlement par une disposition aléatoire de fibres). Ces différentes classes proposent diverses contextures qui influencent le ressenti du confort thermique. Le confort est également gouverné par l'existence d'un microclimat, i.e., la lame d'air entre la première couche du vêtement et la peau, dans lequel se produisent les échanges de chaleur et d'humidité. Ce microclimat ainsi généré dépend de la température de l'air confiné, de son humidité relative, du temps de confinement et de son renouvellement. En effet, lors d'une activité physique, les mouvements induisent une circulation d'air dans la lame d'air. L'interaction Homme-vêtement-environnement est complexe. L'étude du microclimat est l'un des axes permettant de mieux comprendre les mécanismes de thermorégulation mis en jeu. La combinaison de différents paramètres tels que les conditions environnementales, i.e. la température ambiante, l'humidité relative de l'air, etc ; les variables humaines, i.e. la réponse physiologique aux variations extérieures mais aussi l'aspect psychologique de la personne ; les caractéristiques des couches textiles de la tenue portée (ou vêtement), i.e. les propriétés physico-chimiques de la structure textile ainsi que son style/ergonomie, engendre des modifications des propriétés du microclimat et donc des variations dans la sensation de confort.Cette thèse a pour but de comprendre, analyser et documenter les mécanismes d'interaction vêtement/peau sous les aspects thermiques et hydriques en régime transitoire pour comprendre le rôle joué par chacune des couches dans les mécanismes de thermorégulation de l'être humain, d'établir des préconisations d'usages, et enfin d'optimiser la conception des tenues NRBC.

Comfort is an important parameter in the design of any garment. It depends on environmental conditions (air velocity, weather conditions, temperature and relative humidity) and the properties of the different 'layers' of the textile (nature, density, thickness, feel, etc.). Thermal comfort is a state of satisfaction in the ambient conditions, i.e. the wearer is neither too hot nor too cold. Means of characterization are developed for a standardization of this subjective notion. The wearing of a garment modifies the sensation of comfort. The garment is a textile structure composed of threads and fibers. It can be fabrics (interweaving of warp and weft threads), knitted fabrics (interweaving of threads by the formation of stitches) or non-woven fabrics (interweaving by a random arrangement of fibers). These different classes offer different contexts that influence the feeling of thermal comfort. Comfort is also governed by the existence of a microclimate, i.e., the air space between the first layer of the garment and the skin, in which heat and moisture exchanges take place. This microclimate thus generated depends on the temperature of the confined air, its relative humidity, the confinement time and its renewal. Indeed, during a physical activity, the movements induce a circulation of air in the air gap. The interaction Man-clothing-environment is complex. The study of the microclimate is one of the axes allowing a better understanding of the thermoregulation mechanisms involved. The combination of different parameters such as environmental conditions, i.e. ambient temperature, relative air humidity, etc.; human variables, i.e. physiological response to external variations but also the psychological aspect of the person; the characteristics of the textile layers of the worn garment, i.e. the physico-chemical properties of the textile structure as well as its style/ergonomy, generate modifications of the properties of the microclimate and thus variations in the feeling of comfort. This thesis aims at understanding, analyzing and documenting the mechanisms of garment/skin interaction under thermal and hydric aspects in transient regime in order to understand the role played by each of the layers in the thermoregulation mechanisms of the human being, to establish recommendations for use, and finally to optimize the design of CBRN suits.