Les échanges thermiques entre le corps et l’air ambiant dépendent des paramètres climatiques suivants :

• la température de l’air ;
• l’humidité de l’air ;
• la vitesse de l’air ;
• la température du globe noir ;
• la température humide naturelle.

La température de l’air (t_a, °C)

En général la température de l’air est bien connue de tous et il est facile d’en avoir une valeur assez précise par des thermomètres électroniques ou en verre.

Attention, la température de l’air se mesure toujours à l’abri du rayonnement thermique :

• à l’ombre, et non en plein soleil ;
• à l’écart d’une surface chaude telle qu’un four.

Il existe de nombreux appareils pour mesurer la température de l’air, notamment :

• un thermomètre classique avec certificat (avec une incertitude de par exemple 0,3°C) ;
• un thermomètre mécanique dont l’étalonnage est stable ;
• un thermomètre électronique à étalonner régulièrement.

Pour mesurer la température de l’air :

• placer l’appareil de mesure au niveau du poste de travail, à 1,5 m de haut, en écartant les travailleurs (pour ne pas influencer le mesurage) et en abritant le capteur contre le rayonnement (soleil, four…) par un écran, la main ou une feuille de papier ;
• attendre la durée de stabilisation selon l’appareil choisi ;
• effectuer le relevé de la température avec une incertitude acceptable de 1°C.

L’humidité de l’air (HR, %)

Très souvent les personnes vont parler de pourcentage en ce qui concerne l’humidité de l’air sans trop bien savoir ce que représente ce pourcentage d’humidité relative.

L'humidité de l'air se caractérise par :

• la pression partielle de vapeur d’eau (p_a, kilopascals ou KPa) : contribution de la vapeur d’eau à la pression atmosphérique ;
• la température de rosée (t_dp, °C) : température à laquelle il faut abaisser l’air pour assister à la condensation partielle de la vapeur d’eau ;
• l’humidité relative (HR, %) : pourcentage de la pression partielle de vapeur d’eau pa par rapport à la pression de vapeur à saturation à la même température ;
• la température humide (t_h, °C) : température minimale d’une nappe d’eau soumise à évaporation forcée dans l’air considéré à une température et une humidité données.

L’humidité relative (HR, %) est le paramètre le plus souvent employé. Il correspond donc au rapport entre la quantité de vapeur d’eau dans l’air et la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut accepter à cette température. Cette quantité maximale de vapeur d’eau dans l’air, la saturation, augmente avec la température de l’air. Une HR de 40% à 30°C correspond ainsi à un air beaucoup plus humide qu’une HR de 80% à 10°C. Donner une HR en % sans préciser la température de l’air n’a donc aucun sens.

En hiver, l’air est plus sec malgré des valeurs d’HR qui sont souvent proches de 100%. Dès que l’air se refroidit, la vapeur d’eau va se condenser et un brouillard ou de la condensation sur les surfaces va apparaître.

En été, l’air est, au contraire, plus humide et la sueur a plus de difficulté à s’évaporer dans l’air et donc le corps à se refroidir.

En été, un système d’air conditionné devra déshumidifier l’air extérieur lors de son refroidissement tandis qu’en hiver, l’air extérieur sera humidifié lors de son réchauffement. L’objectif est d’arriver à une humidité relative comprise idéalement entre 40% et 60% à des températures de l’air de confort entre 18 et 25 °C.

L’humidité de l’air peut se mesurer au moyen d’un hygromètre :

• placer l’appareil au niveau du poste de travail à 1,5 m de hauteur, en écartant les travailleurs (pour ne pas influencer le mesurage) et en abritant le capteur contre le rayonnement (soleil, four…), par un écran, la main ou une feuille de papier ;
• attendre la durée de stabilisation selon l’appareil choisi ;
• effectuer le relevé du taux d’humidité, avec une précision acceptable de 5%.

La vitesse de l’air (v_a, m/s)

La vitesse de l’air ne doit être :

• ni trop élevée : les courants d'air importants ne sont jamais supportés par les travailleurs ;
• ni trop faible : ce qui induirait un inconfort à cause des odeurs (par ex. la transpiration qui ne s'évapore pas…).

Les courants d'air vers le visage ou la nuque doivent être évités car la sensation de fraîcheur à court terme peut être associée, à moyen terme, à des douleurs musculaires.

Il est important de ventiler la zone de travail avec de l'air extérieur, éventuellement réchauffé à la température de confort.

La vitesse absolue de l’air peut être mesurée :

• soit avec un anémomètre à ailettes pour des vitesses d’air entre 0,3 m/s et 8 m/s ;
• soit avec un anémomètre à fil chaud pour des vitesses d’air entre 0 et 5 m/s.

Utilisation :

• placer l’appareil dans la zone de travail pendant 10 minutes pour le mettre à température ambiante ;
• placer la sonde au poste de travail, à différents endroits successivement, en l’orientant dans le sens du courant d’air (rechercher cette direction en faisant pivoter la sonde et en recherchant la vitesse la plus élevée) ;
• lire les vitesses minimales et maximales les plus fréquentes pendant 5 secondes et en faire la moyenne arithmétique (attention, l’échelle de lecture n’est en général, pas linéaire) ;
• en particulier pour les conditions de confort, répéter le mesurage au niveau du tronc, de la tête et des jambes.

La température du globe noir (t_g, °C)

Le rayonnement thermique est mesuré grâce à un thermomètre à globe noir. Il s’agit d’un thermomètre dont le capteur est situé au centre d’une sphère fermée en cuivre d’un diamètre de 15 cm et peinte en noir mat.

Utilisation :

• Le thermomètre à globe noir est placé au poste de travail à 1,5 m de hauteur, en tenant les travailleurs écartés (pour ne pas influencer le mesurage).
• La durée de stabilisation de l’appareil varie de 20 à 30 minutes selon le rayonnement à mesurer et l’appareil lui-même. Le rayonnement doit être constant durant cet intervalle de temps. S’il varie, le mesurage n’a aucun sens et des appareils plus spécialisés devront être utilisés.

La température humide naturelle (t_hn, °C)

Cette température intervient dans le calcul de l’indice WBGT.
Il n’est pas recommandé de mesurer directement la température humide naturelle, du fait qu’il s’agit d’un mesurage :

• global, non défini physiquement ;
• au moyen d’un appareil peu standardisé ;
• qui camoufle les données primaires climatiques que sont la température de l’air, l’humidité de l’air, la vitesse de l’air et la température moyenne de rayonnement.