Effet de la structure du gilet, de la vitesse d'écoulement de l'air et de l'humidité sur la capacité de refroidissement évaporatif à l'aide d'un mannequin thermique

Rester au frais quand le monde se réchauffe

Alors que les étés deviennent plus chauds et les vagues de chaleur plus fréquentes, des millions de personnes travaillant en extérieur ou dans des usines chaudes voient augmenter les risques d'épuisement, de maladie et de blessure. Une solution prometteuse est le gilet de refroidissement, apparemment simple, qui retient de l'eau et utilise l'évaporation pour extraire la chaleur du corps. Cette étude pose une question pratique aux conséquences réelles : quels types de gilets évaporatifs fonctionnent le mieux, et sous quelles combinaisons de température, de flux d'air et d'humidité offrent-ils la meilleure protection ?

Pourquoi les gilets rafraîchissants comptent pour les travailleurs

Le stress thermique n'est pas seulement inconfortable ; il peut endommager des organes, ralentir la cognition et augmenter le risque d'accidents au travail, en particulier dans des métiers comme le bâtiment ou l'agriculture où les équipements lourds et l'effort physique sont la norme. Les vêtements de refroidissement traditionnels, qui font circuler de l'eau froide ou utilisent des matériaux cireux spéciaux, peuvent être efficaces mais sont souvent lourds, coûteux ou dépendants d'une alimentation externe. Les gilets à refroidissement évaporatif, en revanche, sont légers, peu coûteux et ne nécessitent que de l'eau et du flux d'air. Quand l'eau contenue dans le gilet se transforme en vapeur, elle emporte de la chaleur, contribuant à maintenir la température corporelle centrale sous contrôle lors de longues périodes de travail par temps chaud.

Tester quatre conceptions de gilet

Pour comparer les modèles de manière équitable, les chercheurs ont utilisé un torse en cuivre chauffé appelé mannequin thermique, maintenu à une température cutanée typique et placé dans une chambre climatique contrôlée. Ils ont testé quatre gilets : deux basés sur des gels polymères (l'un avec perforations supplémentaires, l'autre sans), un conçu autour d'un noyau à base de cellulose, et un modèle commercial largement distribué. Chaque gilet a été imbibé d'eau, puis placé sur le mannequin dans des airs à 35 ou 40 degrés Celsius, sous deux niveaux d'humidité et trois vitesses d'air allant d'un air quasi immobile à une brise soutenue. En mesurant la puissance nécessaire au mannequin pour rester chaud pendant deux heures, et la quantité d'eau perdue par chaque gilet, l'équipe a pu calculer la capacité de refroidissement et l'efficacité de conversion par kilogramme d'eau en refroidissement utile.

Ce qui rend un gilet plus rafraîchissant qu'un autre

Le grand vainqueur dans la plupart des conditions chaudes et sèches fut le gilet à base de cellulose. Sa structure — une couche poreuse et absorbante combinée à des tissus extérieurs respirants — retenait davantage d'eau tout en laissant passer l'air, favorisant une évaporation régulière plutôt qu'un séchage rapide. Dans le réglage le plus chaud, le plus sec et avec flux d'air rapide, ce gilet a fourni la plus grande puissance de refroidissement moyenne, tandis que le gilet commercial est resté à la traîne dans tous les tests, principalement parce qu'il stockait moins d'eau et se desséchait plus vite. Parmi les gilets en polymère, la version sans perforations refroidissait généralement mieux et plus longtemps que la version perforée, dont les trous favorisaient une évaporation rapide et inégale et une chute de performance plus rapide dans le temps.

Comment le flux d'air et l'humidité modifient la donne

Le mouvement de l'air s'est révélé à double tranchant. Un flux d'air modéré à soutenu augmentait généralement la puissance de refroidissement immédiate des gilets, en particulier pour les modèles à noyau de cellulose et les polymères pleins, en accélérant l'évaporation. Cependant, ce même flux d'air entraînait une perte d'eau plus rapide, ce qui faisait souvent chuter l'efficacité — la part du potentiel de refroidissement de l'eau réellement utilisée pour refroidir le mannequin — quand les ventilateurs s'emballaient. À l'inverse, une humidité élevée aggravait la situation : lorsque l'air était déjà chargé d'humidité, l'eau du gilet s'évaporait plus lentement, réduisant la puissance de refroidissement d'environ un quart ou plus. Des images thermiques de la surface des gilets ont confirmé visuellement ces tendances, montrant des zones froides et humides qui se réduisaient avec le temps, en particulier lorsque l'air circulait vite.

Ce que cela signifie pour la protection contre la chaleur dans la vie réelle

Vu d'un point de vue non spécialisé, le message est simple : dans les climats chauds et secs, un gilet bien conçu, riche en eau et respirant peut considérablement atténuer le stress thermique pour les travailleurs et les athlètes, surtout s'il y a un certain flux d'air. Les cœurs à base de cellulose et des couches de tissu ingénieusement conçues surpassent les conceptions plus simples à faible capacité. Néanmoins, il existe un compromis entre un refroidissement instantané fort et la durée d'efficacité d'un gilet avant qu'il ne faille le réimbiber. Par temps lourd et humide, tout gilet évaporatif aura du mal, et d'autres stratégies de refroidissement peuvent être nécessaires. Dans l'ensemble, l'étude fournit des indications concrètes pour concevoir et choisir des gilets rafraîchissants qui rendent le travail en climat chaud plus sûr.

Citation: Soleimani, N., Dehghan, A. & Dehghan, H. Effect of vest structure, airflow velocity, and humidity on evaporative cooling capacity using a thermal manikin. Sci Rep 16, 8878 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41309-5

Mots-clés: gilets de refroidissement évaporatif, stress thermique, exposition professionnelle à la chaleur, conception de vêtements rafraîchissants, flux d'air et humidité