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RÉSUMÉ
L’air destiné au conditionnement d’une ambiance doit préalablement être traité afin d’obtenir les spécifications exigées en termes de température et d’hygrométrie. En pratique, le procédé de traitement nécessite une séquence d’opérations, principalement : réchauffage d’un air humide, refroidissement d’un air humide sans ou avec déshumidification, mélange adiabatique de deux airs humides de caractéristiques différentes, humidification et déshumidification. Le diagramme de l’air humide, souvent le diagramme de Carrier, permet d’illustrer ces opérations.
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Ahmed BENSAFI : Expert thermique et thermodynamique - CETIAT (Centre d’études techniques des industries aérauliques et thermique)
INTRODUCTION
Texte initialement écrit par Maxime DUMINIL, repris et mis à jour par Ahmed BENSAFI
L’air destiné au conditionnement d’une ambiance doit préalablement être traité afin d’obtenir les spécifications exigées en termes de température et d’hygrométrie. En pratique, le procédé de traitement nécessite une séquence d’opérations, dont les principales sont examinées dans ce dossier :
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réchauffage d’un air humide ;
-
refroidissement d’un air humide sans ou avec déshumidification ;
-
mélange adiabatique de deux airs humides de caractéristiques différentes ;
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humidification ;
-
déshumidification.
Le diagramme de l’air humide permet d’illustrer ces opérations. Sauf indication contraire, le diagramme de Carrier est systématiquement utilisé. On en déduit également la structure générale d’un système de traitement d’air toutes saisons.
On émet l’hypothèse de régimes permanents pour les bilans énergétiques et massiques.
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1. Opérations élémentaires
1.1 Puissances sensible et latente
Les échanges de chaleur entre l’air et les systèmes de traitement s’effectuent sous forme latente et sensible .
L’eau intervenant lors d’une opération de traitement d’air peut, selon la teneur dans l’air et le niveau de température, se condenser, s’évaporer ou demeurer à l’état liquide ou vapeur. Un phénomène de changement de phase de l’eau dans l’air absorbe ou rejette de la chaleur latente .
La chaleur sensible correspond à l’énergie échangée sans changement de phase de l’eau. Cet apport d’énergie se traduit par une variation correspondante de la température de bulbe sec (cf. ) de l’air. Cette variation de température est donc mesurable, d’où sa dénomination de « chaleur sensible ».
Lorsque l’échange de chaleur est mixte (sensible et latente), le ratio puissance sensible à la puissance totale est dénommé « facteur de puissance sensible ».
Dans le milieu professionnel, on utilise les termes plus concis de « chaleur latente » et « chaleur sensible » mais on rencontre aussi les expressions respectives « variation d’enthalpie avec changement d’état » ou « variation d’enthalpie sans changement d’état ».
1.2 Échauffement de l’air à rapport de mélange constant (apport sensible)
On rappelle que le rapport de mélange r dans un air humide correspond au rapport de la masse de vapeur d’eau, m v , à la masse d’air sec, m a . Il représente ainsi la masse d’eau qui accompagne un kilogramme d’air sec dans l’air humide considéré.
Un apport de puissance thermique
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