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Chapitre 1 : Généralité sur les propriétés de l'air 1. La climatisation La clim

Chapitre 1 : Généralité sur les propriétés de l'air 1. La climatisation La climatisation est une technique qui permet de maintenir l'ambiance d'un milieu dans la condition de confort quelques soient les conditions extérieurs. On peut dire que la climatisation est un ensemble de processus qui permet de faire varié les caractéristiques aéro- thermo physique de l'air. 2. Le confort Le confort est une sensation de bien êtrelorsqu'on est expose à une ambiance. C'est une notion subjective car sa perception est liée a l'état psychologique de l'individu. Les facteurs influents sur la perception des conforts sont :  facteur psychologique : stress, lumière ;  facteur physiologique : activité, âge, santé ;  facteur thermique : température, humidité, écoulement de l'air. 3. Le conditionnement de l'air Le conditionnement de l'air représente l'ensemble de traitements appliqués à l'air ambiant pour obtenir des caractéristiquesprécis de température et d'hygrométrie (humidité relative) :  A l'activité ;  A un process ; Les paramètres pris en compte varient avec le type d'activité du local :  La propriété de l'air ;  La température ;  Humidité ;  Charge interne (sensible et latente). 4. Les propriétés et grandeurs de l'air humide a. L'air humide L'air que nous respirons est un mélange binaire d'air sec et de vapeur d'eau. On considère :  L'air sec : air pas totalement dépourvu d'humidité compose (78% N2, 21% O2, et 1% d'autre gaz) ;  Vapeur d’eau : généralement invisible,présent dans l’air atmosphère sous une quantité non négligeable et variable selon la température de l’air ;  L'air humide : air sec + vapeur d'eau. Hypothèse : - L'air sec et la vapeur d'eau se comportent comme des gaz parfait. - Les indices as airs sec, v vapeur d'eau et s saturation. b. Loi des gaz parfaits L'équation de gaz parfait est de la forme : n où : { Air sec : (1) Vapeur d'eau : (2) c. Pression et masse volumique D'après la loi de Dalton la pression totale d'un mélange de gaz parfait est égale à la somme des pressions partielles de différents gaz. De ce fait, la valeur de la pression atmosphérique est égale à la pression totale.L'application de la loi de Dalton a un volume V d'air humide à la température T : Pression partielle de l’air sec : D’où Mas=0.029kg/mol et R=8.32J/mol.K, alors Pression partielle de vapeur d’eau: D’où Mv=0.018kg/mol et R=8.32J/mol.K, alors Donc la masse volumique de l’air sec et de la vapeur d’eau sont : d. Pression de vapeur saturante Unetempérature donnée est constante, si l'on augmente la quantité d'humidité nV, la pression partielle de vapeur d'eau PV augmente jusqu'à une valeur maximale PS appelé la pression partielle de vapeur saturante. A cette valeur, l'air humide est saturé. En effet, toute addition de vapeur d'eau conduirait à la condensation instantanée de cette vapeur. A la saturation, la masse de la vapeur d'eau présente dans le volume d'air V est alors maximale. La pression de la saturation PS dépend de la température. On peut retrouver cette relation dans des tableaux ou des abaques. e. La courbe de saturation La courbe de saturation permet de partager le plan (T, Ps) en deux domaines bien distincts :  un domaine en dessous de la courbe de saturation dans lequel la pression de vapeur est inférieur à la pression de vapeur saturante Pv <Ps. Dans ce cas l'air peut encore absorber de l'eau sous forme de vapeur d'eau. Le traitement de l'air en climatisation s'effectue dans ce domaine.  Un domaine au-dessus de la courbe de saturation dans lequel la pression de vapeur d'eau est constante Pv=Ps. Ce domaine est également appelé zone de brouillard. f. L'humidité absolue C'est la quantité d'eau contenu dans l'air sous forme de vapeur d'eau par rapport à la masse d'air sec. On appelle également teneur d’humidité ou humidité spécifique. g. L'humidité relative L'humidité relative ou degré hygrométrique est le rapport entre la pression partielle de vapeur d'eau dans l'air Pv et la pression de saturation Ps de cette vapeur d'eau à la température T : Si Hr =100%, alors l'air est saturé (mv=mvs) Si Hr = 0%, alors l'air est absolument sec (mv=0). h. Volume spécifique Le volume spécifique est le volume d'air humide qui contient l'unité de masse d'air sec. i. Enthalpie spécifique L’enthalpie de l’air humide est égale à la somme des chaleurs des composants du mélange : air sec + vapeur d’eau. Soit un air humide contenant une masse mas et une masse mv à la température donne : j. Température de bulbe sec et humide La température de bulbe sec (généralement appelé température de l’air) : c’est la température indiquée par un thermomètre ordinaire (c’est-à-dire non affecté par le rayonnement et l’humidité de l’air). Dans le diagramme psychrométrique, la température sèche est représenté en l’axe d’ordonné. Les températures de bulbe sec constantes (ou isothermes) apparaissent sous forme de lignes verticales à l’axe d’abscisse du diagramme psychrométrique. Température de bulbe humide peut être mesurée à l’aide d’un thermomètre à bulbe humide (entouré par un coton mouillé) placé dans un courant d’air. Le passage d’air non saturé sur le coton mouillé du thermomètre provoque une évaporation partielle de l’eau et par conséquent un refroidissement du bulbe humide. Le taux d'évaporation sur le bulbe et la différence de température entre le bulbe sec et le bulbe humide dépendent de l'humidité de l'air.Plus l’air est sec, plus l’évaporation est importante et plus l’écart entre température sèche et humide est grand. Sur le diagramme psychrométrique, la température humide est la température lue sur l'axe horizontal de la courbe de saturation en se déplaçant sur une isenthalpe. Pour retrouver facilement les caractéristiques d’air humide, on peut utiliser le diagramme d’air ou diagramme psychométrique. Ce diagramme permet de représenter graphiquement les différentes évolutions de l’air et de faire des bilans d’enthalpie et d’humidité sans faire recours aux équations. Sur chaque point on peut déterminer les différentes grandeurs caractéristiques de l’air humide en connaissant au moins deux d’entre elle. Le diagramme est tracé sur la base de Patm et toutes les valeurs sur le diagramme sont reportées à 1kg. Le débit massique de l’air sec reste constant, c’est juste la masse d’humidité qui varie. Chapitre 2 : 1. Mélanges d'air humide On effectue un mélange d'air A et B pour obtenir le mélange M. De ce fait, les caractéristiques de mélange M est un état intermédiaire en température et en humidité autrement dit que c'est une moyenne pondérée en fonction de la masse de chaque partie. Air A Air B Air mélange M Mas1 Mas2 MasM h'1 h'2 h'M Ha1 Ha2 HaM m1 m2 mM Alors le bilan massique, enthalpique et humidité absolue du mélange sont : 2. Charges d'un local Dans un local, on distingue deux types de charges thermiques à savoir :  charges externes : consiste l'apport de chaleur par transmissions, par rayonnement solaire, par infiltration et renouvellement d'air.  Charges internes : désigne les quantités de chaleur dégagées sous forme sensible ou latente. a. Charge sensible La charge sensible désigne les apports de chaleur des occupants et de l'éclairage. Cette charge est influencée par la transformation apportée à l'air conditionné (provenant soit un chauffage ou un refroidissement). L'énergie sensible : s'exprime en Watt et peut être négatif ou positif (déperdition ou apport de chaleur). Remarque : si , alors c'est un refroidissement ; si , alors c'est un chauffage. b. Charge latente ou hydrique Elle désigne les apports de chaleur provenant de dégagement d'humidité (est due aux occupants, ou de piscine) sous forme de vapeur à l'intérieur de local. L'énergie Latente : s'exprime en watt, représente la chaleur latente de vaporisation et s'exprime en kJ/kg. Remarque : si , alors c'est un déshumidification ; si , alors c'est un humidification. c. Charge totale ou enthalpique La charge totale représente la somme des charges sensibles et latentes. 3. Bilan énergétiques d'un local Dans un local climatisé, la température seche et l'humidité relative (ou hygrométrie) restent constantes. De ce fait pour bien établir un équilibre à l'intérieur de local il faut que :  d'une part, la puissance apportée au local ( par l'air soufflé et les apports intérieurs) est égale à la puissance perdue par ce local (air extrait, repris ou perdu).  d'autre part, l'humidité apportée au local par l'air soufflé et les apports intérieurs d'humidité est égale à l'humidité perdue sous forme de condensation ou d'extraction d'air humide. a. Bilan enthalpique Par la suite, on suppose que :  le débit massique d'air soufflé est égal au débit massique que l'air extrait (qm = qmas = qmae) ;  les capacités thermiques massiques (ou les coefficients de déperdition) de l'air soufflé et de l'air repris sont égales (Cp = Cp1 = Cp2). d'où est la puissance apportée par l'air soufflé au local : et est la puissance extraite au local par l'air repris : A partir de ces deux équations, on peut en déduire que : b. Bilan sensible En gardant toujours la même hyphotèse, la uploads/Sante/ traitement-de-l-x27-air.pdf