Refroidissement et déshumidification de l’air. Diagramme psychrométrique. Exemple de calcul

© Ani AMBARTSUMIAN

Fig.1 Batterie froide d’une centrale de traitement d’air

 

Point A : les conditions de l’air à l’entrée de la batterie froide

Point B : les conditions de l’air à la sortie de la batterie froide

 

L’évolution de l’air humide est représentée sur le diagramme psychrométrique (diagramme de l’air humide) par une droite entre les points A et B (voir Fig.2).

En effet, le refroidissement de l’air, à une température inférieure à son point de rosée, s’accompagne toujours d’une déshumidification. Lors du  refroidissement et de la déshumidification de l’air on a :

• la diminution de l’humidité absolue (teneur en humidité) ;
• la diminution de la température de rosée.

Voir les articles :

L’humidité absolue de l’air. Diagramme psychrométrique

La température de l’air. Diagramme psychrométrique

Fig.2 L’évolution de l’air sur le diagramme psychrométrique (refroidissement et déshumidification)

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Exemple du calcul de la batterie froide d’une installation de climatisation (refroidissement et déshumidification)

Exemple : Dans l’installation de climatisation 2500 m³/h d’air sont refroidis et déshumidifiés à l’aide de la batterie. Les caractéristiques de l’air sont les suivantes :

Point A (à l’entrée) :

• La température de l’air ts est de 40°C ;
• L’humidité absolue (teneur en humidité) w est de 20 g/kg d’air sec.

Point B (à la sortie) :

• La température de l’air ts est de 24°C ;
• L’humidité absolue (teneur en humidité) w est de 15 g/kg d’air sec.

Déterminer :

• La puissance de la batterie froide ;
• La quantité d’eau enlevée par la batterie ;
• L’efficacité de la batterie.

Solution de l’exemple :

Tout d’abord, on va représenter l’évolution du refroidissement et de la déshumidification  de l’air sur le diagramme psychrométrique.

Voir l’article : Diagramme psychrométrique (diagramme de l’air humide)

 

Fig.3 Représentation du refroidissement et de la déshumidification de l’air sur le diagramme psychrométrique

Voir l’article : Caractéristiques physiques de l’air humide. Diagramme psychrométrique

La puissance de la batterie froide P, [kW] est définie de la manière suivante :

Où :

 : débit massique de l’air, en kg/s ;

 : débit volumique de l’air, en m³/h ;

Vs : volume massique de l’air d’entrée de la batterie, en m³/kg ;

: enthalpie du point d’entrée d’air, en kJ/kg d’air sec ;

: enthalpie du point de sortie d’air, en kJ/kg d’air sec.

 

La quantité d’eau enlevée par la batterie , [g/h] est calculée selon la formule suivante :

Où :

 : humidité absolue (teneur en humidité) du point d’entrée d’air, en g/kg d’air sec ;

 : humidité absolue (teneur en humidité) du point de sortie d’air, en g/kg d’air sec ;

 

L’efficacité de la batterie E, [%] est définie de la manière suivante :

Où :

ts(A) : température de l’air à  l’entrée de la batterie, en °C ;

ts(B) : température de l’air à la sortie de la batterie, en °C ;

ts(C) : température équivalente de surface de la batterie, en °C ;

 

ts(C) est la température d’évaporation pour une batterie à détente directe et la température moyenne d’eau qui la traverse pour une batterie à eau glacée.

 

On détermine les caractéristiques physiques de l’air à l’aide du diagramme psychrométrique :

• Vs(A) = 0,917 m³/kg ;
•  kJ/kg d’air sec ;
•  kJ/kg d’air sec ;
• ts(C) = 18,4 °C.

Donc, la puissance de la batterie froide est :

La quantité d’eau enlevée par la batterie est :

L’efficacité de la batterie est :

Les résultats :

Voir aussi l’article : Refroidissement de l’air. Diagramme psychrométrique. Exemple de calcul