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RÉSUMÉ
La particularité de l’air humide est d’être constitué d’un mélange gazeux. Dans le cas d’un fluide pur, l’état thermodynamique est entièrement caractérisé par la connaissance de deux grandeurs. Mais, dans le cas d’un mélange, la connaissance d’un troisième paramètre est nécessaire pour caractériser l’état thermodynamique. Pour l’air humide, ce paramètre peut être l’une des grandeurs utilisées pour définir l’« humidité ». Lorsque l’on connaît la température, la pression et l’un de ces paramètres caractérisant l’« humidité », on peut déterminer tous les autres, et des grandeurs telles que la masse volumique, le volume massique, l’enthalpie, etc.
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Bertrand BLANQUART : Responsables du laboratoire d’hygrométrie du Centre technique des industries aérauliques et thermiques (CETIAT)
INTRODUCTION
La particularité de l’air humide est d’être constitué d’un mélange gazeux, qui doit dans la plupart des cas être pris en compte dans l’interprétation d’un phénomène : en effet, dans le cas d’un fluide pur, l’état thermodynamique est entièrement caractérisé par la connaissance de deux grandeurs, par exemple la température et la pression, ou la pression et le volume, etc. En revanche, dans le cas d’un mélange, la présence de plusieurs constituants impose la connaissance d’un troisième paramètre pour caractériser l’état thermodynamique. Pour l’air humide, ce troisième paramètre peut être l’une des nombreuses grandeurs utilisées couramment pour définir l’« humidité » : rapport de mélange, humidité relative, température de rosée, température humide, etc.
Lorsque l’on connaît la température, la pression et l’un quelconque de ces paramètres, il est alors possible de déterminer tous les autres, ainsi que les différentes grandeurs telles que la masse volumique, le volume massique, l’enthalpie, etc.
Certaines définitions et des relations sont à connaître pour effectuer les calculs permettant de passer d’une grandeur à l’autre, ainsi que pour utiliser un diagramme de l’air humide.
Comme pour toute mesure, l’obtention d’un résultat correct dépend avant tout du choix d’un capteur adapté, ensuite de son utilisation appropriée et enfin de l’analyse du résultat obtenu. Les différents types d’hygromètres utilisés pour des mesures en environnement climatique sont donc présentés ici.
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VERSIONS
- Version courante de déc. 2017 par Bernard CRÉTINON, Bertrand BLANQUART
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"Physique énergétique"
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4. Hygromètres utilisés dans le traitement de l’air
L’humidité de l’air est l’un des paramètres à contrôler pour l’obtention des conditions de confort dans un local climatisé : la norme américaine ASHRAE 55-2004 recommande de maintenir l’humidité relative dans une plage comprise entre 30 % et 60 %. Une valeur inférieure peut provoquer une irritation de l’appareil respiratoire, une valeur supérieure conduit à une atténuation néfaste de la transpiration.
Cette exigence n’est toutefois pas très contraignante, et pendant longtemps on s’est contenté de moyens sommaires pour contrôler l’humidité relative. Mais si l’on s’intéresse à la consommation d’énergie, un calcul rapide montre qu’il est important de veiller à une bonne régulation. Supposons par exemple que l’on souhaite maintenir dans le local 40 % d’humidité relative et une température de 19 oC, pour une température extérieure de 0 oC ; si, par suite d’une dérive de l’hygrostat, l’humidité relative est de 60 %, la consommation d’énergie est augmentée de 25 % ! Dans ces conditions, l’acquisition d’un hygromètre de bonne qualité devient rapidement rentable, de même que son contrôle régulier pour éviter les risques de dérive.
La mesure de l’humidité dans le conditionnement d’air peut être effectuée par des capteurs faisant appel à une grande diversité de paramètres, ce qui est quelquefois déroutant pour un utilisateur non averti.
Cette diversité est liée à celle des phénomènes physiques dans lesquels la vapeur d’eau joue un rôle, chacun d’eux conduisant à des modes de caractérisation et à des moyens de mesure spécifiques de l’humidité. Les paragraphes suivants présentent sommairement le principe de mesure de trois types d’hygromètres utilisés pour des mesures d’humidité dans le conditionnement d’air [11] :
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Hygromètres utilisés dans le traitement de l’air
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HARRISON (L.P.) - Fundamental Concepts and Definitions Relating to Humidity. - Humidity and Moisture, 3, 3-69 (1965).
-
(2) - HARRISON (L.P.) - Some Fundamental Considerations Regarding Psychrometry. - Humidity and Moisture, 3, 71-103 (1965).
-
(3) - WEXLER (A.) - Vapor pressure formulation for water in range 0 to 100 oC. - Journal of Research of the National Bureau of Standards, 80A, no 5 et 6, 775-785 (1976).
-
(4) - WEXLER (A.) - Vapor pressure formulation for ice. - Journal of Research of the National Bureau of Standards, 81A, no 1, 5-20 (1977).
-
(5) - SONNTAG (D.) - Vapor pressure formulation based on the ITS-90 and psychrometer formulae – Important new values of the physical constants of 1986. - Z. Meteorologie, 70, 5-340-344 (1990).
-
(6) - Fondamentals handbook. - ASHRAE (2001).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Mesure de l’humidité de l’air – Paramètres hygrométriques - NF X 15-110 - 07-94
-
Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy - ASHRAE Std 55-2004 -
ANNEXES
1 Fabricants, constructeurs d’hygromètres
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE1.1 Hygromètres à condensation
EdgeTech (États-Unis) http://www.edgetech.com
General Eastern (États-Unis) http://www.gesensing.com/generaleasternproducts
MBW (Suisse) http://www.mbw.ch
Michell Instruments (Royaume-Uni) http://www.michell.co.uk
HAUT DE PAGE1.2 Hygromètres à variation d’impédance
Delta Ohm (Italie) http://www.deltaohm.com
E+E (Autriche) http://www.epluse.com
Gefran (France) http://www.gefran.com
Hanna Instruments (France) http://www.hanna-france.com
Jules Richard Instruments (France) http://www.julesrichard.com
Kimo Instruments (France) http://www.kimo.fr
Rotronic...
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