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conditionnement de l'air à bord des navires par Patrick Farjon professeur à l'Ecole Nationale de la marine Marchande de Nantes
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Conditionnement d’air I Air atmosphérique. I.1 Composition de l'atmosphère type. D'aprés l'Organisation de l'Aviation Civile Internationale (O.A.C.I) l'air sec est défini de la façon suivante : - l'air est considéré comme gaz parfait. - l'humidité est négligée. - les constantes physiques sont : M a 28, 9644 kg / kmoles. P 1,19745.10 8 ( 288, 15 0 , 0065z ) 5,25588 Pa t = 15 C au niveau de la mer.
(avec z = altitude).
a 1, 225 kg / m 3 au niveau de la mer. R = 8,3143 kJ / kmoles.K. R r = 287, 053 J / kg.K. Ma On doit tenir compte en outre de : - l'humidité. - vapeur d'eau. - eau sous forme liquide (brume, pluie etc...). - eau sous forme solide (neige, verglas etc...). - des impuretés. - poussières. - vapeurs industrielles. Composition de l'air sec : Composants azote oxygène argon dioxyde de carbone néon hélium krypton hydrogène
Fraction molaire 0,7809 0,2095 0,0093 0,0003 0,000018 0,00000524 0,000001 0,0000007
Masse molaire 28,013 31,9988 39,948 44,0099 20,183 4,0026 83,80 2,01
3
I.2 Pression et température en fonction de l'altitude. altitude km température °C pression bars masse vol kg / m 3
0 10 1,01325 1,226
1 7,5 0,9532 1,165
2 0 0,7892 0,992
3 -5 0,6986 0,894
II. Propriétés et grandeurs physiques. On considère l'air sec et la vapeur d'eau comme gaz parfaits. II.1 Pressions et masses volumiques. II.1.1 loi des gaz parfaits.
- air sec :
ra = 287,05 J/kg.K. pa pa pres ion d'air sec paa raT avec d'ou on tire que: a a volume mas ique. a mas e volumique. a =
- vapeur d'eau :
pa 287 , 05T
rv = 461,51J/kg.K. pv pv pres iond'air sec. pvv rvT avec d'ou on tireque: v v volumemas ique. v mas e volumique. v =
II.1.2 loi de Dalton.
pv 461, 51T
5 -15 0,5373 0,711
10 -40 0,2719 0,397
15 -56,5 0,1199 0,193
20 -56,5 0,0546 0,088
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La pression totale dans une enceinte est égale à la somme des pressions partielles des différents gaz et vapeurs contenus dans cette enceinte, ce qui ce traduit par :
p pression totale de l'enceinte. p pa pv avec pa pression partiel e d'air. ce qui donne: p pression partiel e de vapeur. v avec a
pa et pa p pv 287,05T a
p pv 287 , 05T
Soit ma la masse d'air sec occupant un volume V à la température T on :a ma a V
(p pv )V 287 , 05T
Soit m v la masse de vapeur occupant un volume V à la température T on a : mv v V
Si l'air est saturé de vapeur d'eau on a :
pvV 461, 51T
p v p vs f ( t ) .
II.2 Humidité spécifique, Humidité absolue, Teneur en eau. Par définition on pose : x
mv v V v 287 , 05pV ce qui donne m a a V a 461, 51( p p v )
x 0 , 622
:
pv en kg d' eau / kg d' air sec p pv
Si l'air est saturé de vapeur d'eau on a alors :
x x s et p p s f ( t )
II.3 Volume massique, volume spécifique. II.3.1 Volume massique.
V V 1 ce qui donne : en m 3 / kg d' air humide a v ma m v a V v V
5
II.3.2 Volume spécifique. Dans ce cas on ramène le volume à la masse d'air sec, d'ou on tire que : s
V en m 3 / kg d ' air sec ma
II.4 Humidité relative.
On pose :
pv avec p vs f ( t ) p vs
II.5 Degré de saturation.
pv x = 0,622 p - p x v W compte tenu que on en déduit que : p xs x ,0 622 vs s p pv s
On pose :
W
p p vs p pv
en général on a p v s et p v qui sont petits devant p W
ce qui permet de conclure que : II.6 Enthalpie de l'air humide. On prend comme référence :
H a 0 pour t = 0 C - air sec - vapeur d'eau H v 0 pour l'eau liquide à 0 C
II.6.1 Enthalpie massique de l'air sec. t
H a* Cp a d en kJ/kg avec Cp a = 1,006 kJ/kg.K 0
II.6.2 Enthalpie massique de la vapeur d'eau. Elle est donnée par : - tables de vapeur d'eau. - diagramme de Mollier. - la relation suivante
H * v 2500 1, 8266 t en kJ / kg
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Le terme 2500 correspond à la chaleur latente de changement d'état à 0°C de l'eau et le terme 1,8266t à la chaleur sensible de 0°C à t°C de la vapeur d'eau. . II.6.3 Enthalpie de l'air humide. D'aprés ce qui précède on en déduit que : m m H m a H * a m v H * v m a ( H * a v H * v ) m a ( H * a xH * v ) car x = v ma ma On définit l'enthalpie spécifique de l'air humide rapportée à l'unité de masse d'air sec par :
H s H * a xH * v 1, 006 t 2500 x 1, 8266 xt en kJ / kg d'air sec
II.7 Températures de l'air humide. II.7.1 Température sêche (bulbe sec). C'est la température donnée par la lecture d'un thermomètre à bulbe sec. C'est la température normale de l'air humide. II.7.2 Température de rosée. Si on refroidit par un moyen quelconque une surface S placée dans un air humide dont l'humidité spécifique est constante (x=cste) on atteint une température t r pour laquelle la phase condensée liquide apparait sur la surface. On dit que l’on a atteint le point de rosée. La température t r est la température de rosée. Air humide
Surface S à la température ts
Pression phase liquide
C
pvs pv
Air froid
phase vapeur B
A
tr
t
température
Si ts tr il y a dépot de phase condensée, d’aprés le diagramme (p,T) de la vapeur d’eau on en déduit que la température de rosée apparait comme un moyen de déterminer pv puisque pv = f(tr). II.7.3 Température de saturation adiabatique. Considèrons de l’air qui s’écoule dans un canal thermiquement isolé (Q=0) dans lequel une masse d’eau me peut s’évaporer.
7
Q=0
t1 s ma H 1 x 1 m a x1
t h s ma H h x h
H e* * Bilan massiquemde e l’eau : th m m x 0 e
a
Air saturé
h
* Bilan énergétique : m a H 1s m e H *e m a H sh 0 On divise les deux relations par ma ce qui donne : x1
me m xh 0 e x h x1 (1) ma ma
H1s
me * H e H hs 0 2 ma
En reportant (1) dans (2) on obtient :
H 1s xh x1 H e* H hs 0 x h x1 H e* H hs H 1s
(3)
Compte tenu que :
H e* 4,185t h s H h 1,006t h 2500 xh 1,8266 xh t h s H 1 1,006t1 2500 x1 1,8266 x1t1 En remplaçant dans la relation (3) on en déduit que :
xh x1 4,185t h
1,006 t h t1 2500 x h x1 1,8266 x h t h 1,8266 x1t1
En développant on peut donc en tirer une expression de x1 : 4,185t h x h 4,185t h x1 1,006 t h t1 2500 x h 2500 x1 1,8266 x h t h 1,8266 x1t1 x1 2500 1,8266t1 4,185t h 2500 x h 1,8266 xh t h 4,185t h x h 1,006 t1 t h x1 2500 1,8266t1 4,185t h 2500 x h 2,3584 xh t h 1,006 t1 t h
D’ou finalement :
8
t1 température sêche th température humide
2500 x h 1,006 t1 t h 2,3584 xh t h x1 2500 1,8266t1 4,185t h x s 0 , 622
D’autre part on sait que :
p vs avec xs x h (air saturé à la temprérature t h ) p p vs
p vs f ( t h ) est donnée par les tables de vapeur d'eau ou le diagramme de Mollier La connaissance des températures sêche et humide plus les tables de vapeur d’eau permettent donc de déterminer la teneur en eau de l’air humide. II.7.4 Température du bulbe humide.
thermométre humide
tissus imbibé d’eau
Pour que le thermomètre à bulbe humide fournisse à peu de chose prés la température de saturation adiabatique il faut que la vitesse de circulation de l’air sur le bulbe soit suffisament rapide pour que les échanges de chaleur soient intenses. Le groupement d’un thermomètre à bulbe sec et d’un thermomètre à bulbe humide constitue un psychromètre. II.8 Diagrammes de l’air humide. II.8.1 Diagramme de Carrier (t,x). Zone I air sursaturé.
=1
Pv
x
A I
H sA III
PvA
xA II
A
IV tr th t
t
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Zone II air saturé ( courbe). Zone III air non saturé humide. Zone IV air sec ( axe horizontal ). L’axe vertical gauche représente la pression partielle de vapeur ( f(trA) ). L’axe vertical droit représente la teneur en eau. L’axe horizontal représente la température. L’enthalpie de l’air humide est lue sur une droite située à l’intérieur de la zone I. II.8.2 Diagramme de Mollier (Hs,x). Pour résoudre les exercices ou élaborer un pré-projet on utilise l’un ou l’autre de ces deux diagrammes. L’habitude a été prise de travailler sur le diagramme de Carrier dans les ENMM c’est pourquoi le diagramme de Mollier est présenté simplement pour information.
=Cste
Hs
= Cste V = Cste
=1 = Cste
I
II
Hs =Cste
x
Comme pour le diagramme de Carrier un réseau de courbes et d’échelles graduées permettent de déterminer les différentes caractéristiques physiques et énergétiques de l’air humide.
II.8.3 Facteur de chaleur sensible. Des constructions annexes permettent de déterminer un certain nombres de paramètres secondaires tels que par exemple le facteur de chaleur sensible. Au cours d’une évolution quelconque l’air humide subit des échanges de chaleur dus à la vaporisation ou à la condensation de l’eau ( chaleur
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latente ) et à l’élévation ou la diminution de sa température ( chaleur sensible ). Le facteur de chaleur sensible est le rapport de chaleur sensible sur la chaleur totale. =1
x
S
B 0,5 1
O A
t
On déplace la doite d’évolution AB parallèlement à elle même de telle sorte que l’on puisse lire la valeur du coefficient S. Si par exemple la droite AB est horizontale ( x = cste ) alors S = 1. C’est à dire que la chaleur totale est égale à la chaleur sensible.
III Opérations élémentaires de traitement de l’air humide. III.1 Mélange adiabatique de deux airs humides. On considère le mélange de deux airs humides à l’intérieur d’une gaine dont les parois sont supposées imperméables aux transferts de chaleurs ( Q = 0 ). t1 , ma1 ,x1 , H1s x
H2s
=1 2
Q = 0
x2
H3s
t3 , ma3 ,x3 , H3s
3
x3 H1s 1 x1 t1 t2 , ma2 ,x2 , H2s
* bilan massique de l’air sec : m a1 m a 2 m a 3 0
(1)
* bilan massique de l’eau : m a1 x 1 m a 2 x 2 m a 3 x 3 0
(2)
t3
t2
t
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* bilan énergétique : ma1 H 1s ma 2 H 2s ma 3 H 3s 0
(3)
(1) m a3 m a1 m a2 que l' on reporte dans (2) ce qui donne :
m a1 x1 m a2 x2 m a1 m a2 x3 0 m a1 x1 x3 + m a2 x2 x3 = 0 (4) De même en repartant m a3 dans (3) on a :
ma1 H 1s ma 2 H 2s m a1 m a2 H 3s 0 ma1 H 1s H 3s + m a2 H 2s H 3s = 0 (5) Si on introduit les débits d' air sec q a1 , q a2 et q a3 et que l' on combine (4) et (5) : En exprimant le rapport
m a1 q a1 = on déduit que : m a2 q a2 q a1 m H s H s3 x x3 a1 2s 2 s q a2 m a2 x 3 x1 H3 H1
Cette relation montre que les trois points 1, 2 et 3 sont alignés. En conséquence pour déterminer la position du point 3 sur le diagramme il suffit de tracer la droite qui joint les points 1 et 2 et de placer le point 3 sur cette droite en fonction du rapport des débits. III.2 Echauffement de l’air humide à x = cste.
x
m a2 , x 2 , H s2 , t 2
m a1 , x 1 , H 1s , t 1
=1
H2s H1s 1
Qc
2 2
1 t1
* bilan massique de l’eau : m a1 x 1 m a 2 x 2 0
avec x 1 x 2
* bilan massique de l’air : m a1 m a 2 0 avec m a1 m a 2 m a * bilan énergétique : m a1 H 1s Q c m a 2 H s2 0
Q c = H s2 H 1s m a ce qui donne :
Qc H s2 H 1s ma
en kJ / kg d' air sec
t2
t
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III.3 Refroidissement de l’air humide à x = cste.
m a2 , x 2 , H s2 , t 2
s 1
m a1 , x 1 , H , t 1
=1
x
H1s H2s
1
2
Qf
1
2 t1
t2
t
De même que précedemment on montrerait que : Qf ma
H 1s H 2s en kJ/kg d' air sec
* remarque : La température à la surface de la batterie de production de froid doit être supérieure au point de rosée, sinon il y a condensation de la vapeur d’eau et dans ces conditions la teneur en eau n’est plus constante ( déshumidification ). III.4 Refroidissement avec déshumidification. On suppose que la déshumidification s’effectue suivant la courbe de saturation, et donc que l’air en sortie de la batterie de froid est saturé. En réalité le chemin est inconnu mais seuls compte l’état initial et l’état final pour quantifier les énergies échangées. L’hypothèse n’est donc pas restrictive.
m a2 , x 2 , H s2 , t 2
s 1
m a1 , x 1 , H , t 1
H1s
x
=1 1 1
x1 H2s Qf
me , He* , te x2
2 t1
chemin inconnu
2 t2
Sauf indication contraire on considère que le point 2 est sur la courbe de saturation. * bilan massique de l’air :
t
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m a1 m a 2 0 avec m a1 m a 2 m a * bilan massique de l’eau : ma x1 me ma x2 0 ma x1 x2 - me = 0
me = x1 x2 ma
* bilan énergétique :
ma H 1s Q f me H e* ma H 2s 0
H 1s H 2s - Q f - me H e* = 0
Ce qui donne en divisant par ma : Qf ma
H 1s H 2s - x 1 x 2 H *e
en kJ/kg d' air sec
* remarque : Le terme ( x1-x2 )He* peut être négligé, d’autre part la température en surface de la batterie froide doit être inférieure à la température de rosée du point 2. III.5 Humidification de l’air humide. On distingue plusieurs cas possibles : * Injection de vapeur d’eau. * Injection d’eau
sans apport de chaleur. eau chaude. eau froide.
III.5.1 Injection de vapeur d’eau.
m a1 , x 1 , H 1s , t 1
m a2 , x 2 , H s2 , t 2 t 1 t
x2 souce de chaleur
mv , Hv* , tv
=1
x
x1
H2s H1s
2 2 1 t1
* bilan massique de l’air : m a1 m a 2 0
m a1 m a 2 m a
* bilan massique de l’eau :
1 t2
t
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ma x1 mv ma x2 0 ma x1 x 2 + mv = 0
mv = x2 x1 ma
* bilan énergétique : On injecte de la vapeur d’eau à 100°C ( produite par une chaudière à pression atmosphérique ). ma H 1s mv H v* ma H 2s 0
m a H 1s H 2s + mv H v* = 0
Ce qui donne en divisant par ma :
mv * m H v H 2s H 1s en kJ/kg d' air sec avec v = x 2 x1 (1) ma ma
D’ou on tire que :
H
s 2
H 1s x2 x1 H *
D’autre part on montre que l’évolution de l’air humide pendant cette opération peut-être assimiler à une isotherme, ce qui se traduira par une verticale dans le diagramme de Carrier. En effet :
H v* 2500 1,8266t v 2683 kJ/kg s H 2 1,006t 2 2500 x2 1,8266 x2 t 2 s H 1 1,006t1 2500 x1 1,8266 x1t1
car t v = 100C en reportant dans (1) on obtient :
x2 x1 2500 1,8266tv 1,006 t 2 t1 2500 x2 x1 1,8266 x2t 2 x1t1 2683 x2 x1 2500 x2 x1 1,006t 1,8266 x2 t1 t 1,8266 x1t1 183 x2 x1 1,8266t1 x2 x1 1,006t 1,8266 x2 t x2 x1 183 1,8266t1 t 1,006 1,8266 x2 Ce qui permet d’exprimer t : t
x2 x1 183 1,8266t1 1,006 1,8266 x2
Des exemples montrent que t est toujours voisin de 0. Par conséquent l’évolution de l’air se fait à température sêche constante. III.5.2 Humidification par injection d’eau.
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Trois cas sont à envisager selon que l’on injecte de l’eau à température ambiante, de l’eau chauffée ou de l’eau refroidie. III.5.2.1 Humidification adiabatique.
ma1 , t1 , H1s , x1
=1
ma2 , t2 , H2s , x2 H1s = H2s me x2 te
2
He* x1
pompe
1
1 t2
t1
Pour réaliser l’humidification de l’air, on le fait circuler à travers un laveur à recirculation. Dans ces conditions on peut admettre que l’eau est sensiblement à la même température que l’air. * bilan massique de l’air : m a1 m a 2 0
m a1 m a 2 m a
* bilan massique de l’eau : ma x1 me ma x2 0 ma x1 x2 + me = 0
* bilan énergétique :
me = x2 x1 ma
ma H 1s me H e* ma H 2s 0 le terme me H e* peut - être négligé devant ma H 1s H 2s
en effet on a : H 4,18t e et * e
On en déduit que : une isenthalpe.
H 1s 1,006t1 2500x1 1,8266t1 x1 mais m a m e s H 2 1,006t 2 2500x 2 1,8266t 2 x 2 H 1s H s2
L’évolution de l’air à travers le laveur est donc représentée par
Remarque : En pratique le point 2 n’est pas toujours situé sur la courbe de saturation. Dans ces conditions on définit le rendement de saturation tel que :
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x
sat
H=Cste
x 2 x1 t 2 t 1 x 3 x1 t 3 t 1
3
2 1 t
t3 t2 t1
III.5.2.2 Humidification par de l’eau chauffée. D’aprés la figure ci-dessous on montrerait que : me x 2 x 1 en kg d' eau par kg d' air sec ma De même : Qc H s2 H 1s en kJ par kg d' air sec. ma
ma1 , t1 , H1s , x1
x2
me te
=1
H2s
ma2 , t2 , H2s , x2
2
H1s
He* x1
pompe
1
1
réchauffeur t2
Qc
III.5.2.3 Humidification avec de l’eau refroidie. De même que précédemment on montrerait que : me x 2 x 1 en kg d' eau par kg d' air sec ma Qf H 1s - H s2 en kJ par kg d' air sec. ma
t1
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ma1 , t1 , H1s , x1
=1
ma2 , t2 , H2s , x2 H1s
me H2s te
He*
2
x2 x1
pompe
1
1
réfrigérant t2
Qf
t1
III.6 Conclusions pratiques. On résume les différentes opérations sur un diagramme unique. A partir d’un point de départ A on envisage les différents traitements possibles.
3 x
2
HAs B3 B2 A B1 =1
B4
1
B5 B6
tA
Au dessus de 1 on a humidification Au dessous de 1 on a déshumidification A droite de 2 on a augmentation de tA A gauche de 2 on a diminution de tA
t
AB1 refroidissement à x = cste AB2 humidification à H = cste AB3 humidification à t = cste AB4 réchauffage à x = cste
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A droite de 3 on a augmentation de HA A gauche de 3 on a diminution de HA
AB5 déshumidification à H = cste AB6 déshumidification à t = cste
Remarque : La déshumidification à H = cste (AB5 ) se fait en mettant l’air humide au contact de solutions concentrée de sels (processus d’absorption) ou de solides (processus d’adsorption). Ces techniques sont employées pour avoir de l’air sec à basse température. IV Conditionnement d’air. IV.1 Généralités. Le but du conditionnement d’air est de fournir un air dont la qualité répond à un certain cahier des charges. Les personnes mais aussi le matériel technologique sont demandeur d’un d’air de qualité.En ce qui concerne les personnes la sensation de bien être dépend de la température et de degré d’hygrométrie. Un autre facteur important est celui de la pureté de l’air qui dépend en particulier du nombre d’occupants dans un local. Toutes ces raisons conduisent à élaborer un air de qualité et en quantité suffisante. IV.2 Débit d’air necessaire. Les débits d’air nécessaires sont déterminer en fonction de plusieurs paramètres ( nombre d’occupants, taille du local, fumeurs, etc..) sachant que l’apport d’air extérieur doit-être d’environ 150 m3/h par personne. D’autre part une personne libère environ 100 g/h d’eau par la transpiration. IV.3 Courbes d’égal confort. La sensation de bien être étant fonction de la température et du degré hygrométrie l’idée est venue de tracer sur le diagramme hygrométrique des courbes d’égale sensation de bien être pour des températures et des humidités relatives différentes. Ces courbes sont le résultats de tests sur un échantillon de population et présentent donc un caractère empirique. =1 =0,7
x
=0,2 B2 A2 A1
23 A 21, 5 20% 70% 26, 5 B 25 B 20% 70%
Avec : A 1
B1
2
1
2
t
Les courbes A1A2 et B1B2 sont des lieux d’égal confort respectivement en été et en hiver. IV.4 Traitement été traitement hiver. IV.4.1 Schéma général d’une installation.
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L’installation comprend la batterie de conditionnement d’air ainsi que le local à conditionner. La batterie est conçue pour fonctionner dans tous les cas possibles de traitement. On peut dégager deux grandes familles d’installation, soit une batterie unique qui alimente une série de locaux, soit des batteries individuelles pour chaque local, dans ce dernier cas la production de froid, de chaud et d’eau est centralisé dans un local technique. Quelque soit la solution retenue l’installation peut-être schématisé de la façon suivante : Local à conditionner
R 1
tr
Qsensible me Qlatente
VR
ts S
te
mar Batterie de conditionnement d’air
BF
BPC
BH
BC VS
2 man
A
5
4
3
6
7
B
mas
Qf Q’ BPC batterie de préchauffage BH batterie d’humidification VS ventilateur de soufflage man masse d’air neuf mar masse d’air recylée me’ masse d’eau fournie Qf chaleur prélevée par BF
me
m’e
Qc BF batterie de froid BC batterie de chaud VR ventilateur de recyclage mas masse d’air soufflée me masse d’eau recueillie Qc chaleur fournie par BC Q’ chaleur fournie par BPC
Le point de mélange entre l’air neuf et l’air recyclé peut-être en A ou B. Par la suite on supposera qu’il se situe en B. IV.4.2 Traitement hiver. On suppose que Qs < 0 c’est à dire que le local cède de la chaleur au milieu extérieur du fait de l’imperfection de l’isolation thermique du local et que t s > te. D’autre part on suppose aussi que Q l = 0 et me = 0 dans un but de simplification mais qui correspont assez bien à une situation de traitement hiver. Cela ne constitue pas des hypothèses restrictives mais simplement un cas particulier de calcul pour fixer les idées. On porte l’évolution de l’air humide sur le diagramme.
20 =1
x
6 Hs
7
1
R
S
4=5
3
2
t
L’air du local est supposé être à l’état R. De S à R l’air se refroidit à x=cste car par hypothèse on a me=0. De R à1 il y a réchauffage dans le ventilateur de recyclage ainsi que de 7 à S dans le ventilateur de soufflage. La batterie de froid est hors service (4=5), le point de mélange ‘ est situé au barycentre des deux points 3 et 1. L’humidification 4 à 6 s’effectue suivant l’isenthalpe dans le cas de l’injection d’eau. Le point 6 n’est pas sur la courbe de saturation mais trés prôche. Concernant les différents bilans en posant : Ias le débit d’air soufflé. Iar le débit d’air repris. Ian le débit d’air neuf. Ie le débit d’eau fourni par l’humidificateur. on a : Ias = Iar + Ian en kg/s Ie = Ias (x6 - x5 ) en kg/s. BPC = Ian (H3s -H2s) en kW. BC =Ias (H7s - H6s) en kW. local = Ias (H5s - Hrs) en kW. IV.4.3 Traitement été. Le local nécessite toujours un débit d’air neuf qui est maintenant chaud et humide (dans le cas particulier d’installations marines). Il y a donc obligation de le refroidir et de le déshumidifier. Dans ce cas on supposera que Qs > 0, QL > 0 et me > 0. L’air soufflé S doit donc ëtre plus froid et plus sec que celui du local R. Dans ce type de fonctionnement la batterie de préchauffage et la batterie de d’humidification sont hors service (2=3, 5=6). En général le point 5 n’est pas situé sur la courbe de saturation mais trés prôche, le 5 peut-être remplacé par 5’ 5’’ 5 pour les besoins = 1le chemin 4 x chemin réel 4 des calculs. 2=3 On obtient donc le diagramme suivant :
5’ 4
s
H
5 ’’
R 5=6
7
S
1 t
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Concernant les différents bilans, en utilisant les mêmes notations que précédemment on tire les relations suivantes : Ie = Ias ( x4 - x5 ) en kg/s, Ie étant le débit d’eau de déshumidification. BF = Ias ( H4s - H5s )
en kW.
BC = Ias (H7s - H6s ) en kW. IV.5 Aspect technologique. IV.5.1 Généralités. La batterie de conditionnement d’air est généralement constituée d’un caisson dans lequel sont prévues les différents blocs suivants : - Batterie froide. - Batterie de préchauffage. - Batterie d’humidification. - Batterie de chauffage. - Bloc de soufflage. - Arrivée d’air neuf et recyclé. - Sortie d’air traité. Les batteries froide et chaudes sont constituées d’échangeurs de chaleur alimentées en fluide chaud ou froid. Les ventilateurs de soufflage et de recyclage sont de type hélicocentrifuge. En ce qui concerne les sanitaires un ventilateur permet l’évacuation directe vers l’extérieur. L’humidification est réalisée soit par injection d’eau soit par injection de vapeur. La régulation de l’ensemble sort du cadre de cet exposé, néanmoins on peut dire qu’elle fera appelle à des boucles d’asservissements (consigne, mesure, régulateur, servomoteur, capteurs...), c’est un système bouclé. IV.5.2 Production de fluide froid. La production de liquide froid est assuré par une machine frigorifique qui permet de refroidir de l’eau douce aux environ de 5 à 6 degrés qui servira de fluide caloporteur. Cette eau subira un réchauffage dans la batterie froide de l’ordre de 5 à 6 degrés.
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La machine frigorifique proprement dite est en générale de type à fluide frigorigène condensable (fréon), mais il peut éxister des machines à absorption. Les particularités seront surtout le fait du type de compresseur employé. En effet on distinge : - Compresseurs volumétriques (pistons, vis) pour les petites et moyennes puissances. - Compresseurs centrifuges pour les grandes puissances. La régulation en particulier dépendra du type de compesseur employé. IV.5.3 Production d’eau chaude. La production d’eau chaude est un problème relativement simple à résoudre, puisqu’il suffit de chauffer de l’eau, néanmoins pour des problèmes de rendement général d’installation on veille à récupérer les diverses énergies dites perdues.
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