Développement d'un dispositif de refroidissement corporel à base de modules thermoélectriques

Résumé

Dans plusieurs types d’industries (construction, métallurgie, extractions minérales, etc.), les travailleurs doivent faire face à des températures qui excèdent 30 °C et des niveaux d’humidité relative supérieurs à 75 %. Ces conditions induisent des contraintes thermiques importantes qui représentent un frein à la productivité, un danger pour la santé des travailleurs, mais aussi un impact sur leur sécurité pouvant conduire à des accidents du travail. Afin de l’atténuer et créer des conditions de travail plus confortables et sécuritaires, un équipement de refroidissement portable, à base de modules thermoélectriques (TE), a été développé. L’utilisation de modules TE est basée sur le fait qu’ils sont compacts, fiables, réversibles et ne possèdent pas de pièces mobiles. Le dispositif de refroidissement (DR) est conçu de façon à minimiser les résistances thermiques et le poids, maximiser la puissance de refroidissement sans nuire à la liberté de mouvement et au confort ergonomique. Le dispositif comporte un échangeur de chaleur et un dissipateur, entre lesquels sont placés des modules thermoélectriques et un aérogel. Deux DR munis de gels paramédicaux, identiques, reliés par des sangles, composent l’équipement de refroidissement thermoélectrique (TCG). La capacité de refroidissement totale du TCG pour des conditions de température ambiante de 32 °C et des humidités relatives comprises entre 38 % et 85 % vaut en moyenne 81 W. Ces valeurs correspondent à plus de 30 % des dépenses métaboliques d’un mineur dans les conditions jugées extrêmes rencontrées dans les mines profondes. L’alimentation électrique du TCG est assurée par deux batteries de tension 6 V et de capacité 5 Ah, assurant ainsi une autonomie d’environ 1 h. Le TCG présente une masse totale de 3,6 kg et a fait l’objet de tests préliminaires d’ergonomie et d’efficacité en prévision d’une validation en conditions réelles. De plus, une analyse de risque exhaustive a été effectuée et a conduit à des mesures de mitigation pour rendre le TCG plus sécuritaire. D’autres propositions d’améliorations ont été formulées afin d’aboutir à une veste intelligente, en la connectant à une veste biométrique et en l’intégrant dans un équipement de protection individuelle.

Date	11 nov. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Stéphane Hallé (Directeur(-trice))