4.3.5 Le fluide « air »

Outre l’état thermique de l’air, la pureté, les pourcentages de gaz et surtout la teneur en eau de l’air jouent un rôle primordial dans les systèmes de ventilation et de climatisation.

Par humidité, on désigne la teneur en eau d’une matière. En cas d’humidité, l’eau à l’état gazeux est mélangée à l’air de façon homogène. Comme pour toute autre substance, l’air n’a qu’une capacité limitée à retenir l’eau. Cette limite est appelée saturation. La différence entre l’air humide sous le point de saturation et l’air sec ne peut pas être distinguée à l’œil nu, en effet, ils sont tous deux totalement incolores et transparents. Au-dessus du point de saturation, par contre, l’excédent d’eau apparaît comme de très fines gouttelettes d’eau sous forme de brouillard ou nuages. La quantité d’eau retenue par l’air à saturation dépend de la température de l’air. Elle augmente exponentiellement avec la température. A 0°C, elle est par exemple de 3.9 g/m³, et à 20 °C elle atteint 15 g/m³.

Les relations les plus importantes seront expliquées à l’aide d’un exemple :

Une pièce contient de l’air retenant une certaine quantité de vapeur d’eau. Si maintenant on commence à refroidir l’air petit à petit, une certaine température est finalement atteinte à laquelle une rosée commence à apparaître sur les murs ou les objets de la pièce. Cette température est appelée le point de rosée. On peut observer ce processus quand l’air à une température ambiante de 20°C refroidit sur la vitre de la fenêtre qui a une température de surface de 6°C. La vapeur d’eau coule le long de la vitre sous forme de condensat.

Ceci montre clairement que l’air n’est pas uniformément capable d’absorber la vapeur d’eau et que cette capacité dépend de la température de l’air. Ainsi, chaque température de l’air à une pression atmosphérique spécifique est associée à une certaine teneur en vapeur d’eau qui ne peut pas être dépassée sans la formation de rosée.

fig. 4-19 : Relation entre la température et l’humidité de saturation.

La fig. 4-19 montre la relation de la plus grande quantité de vapeur d’eau possible, qui, selon la température, peut être contenue dans un volume d’air défini.

Les données numériques de l’humidité comprennent les grandeurs : Humidité Relative et Humidité Absolue. Les relations exactes sont montrées dans le diagramme h, x. Elles peuvent facilement être déterminées par des mesures et à l’aide de diagrammes (diagramme h,x :voir annexe).

Nous savons maintenant ce qu’est la chaleur, connaissons l’origine du rayonnement thermique et nous avons aussi une petite idée de la difficulté que représente la mesure exacte de la température. Ensuite, nous avons étudié la dilatation thermique des matières et vu, à l’aide d’exemples pratiques, comment ce phénomène peut être utilisé de manière constructive et quels processus il entraîne dans les systèmes de chauffage et les pièces chauffées.

Nous avons déjà vu quelle quantité d’énergie est nécessaire pour chauffer ou faire évaporer de l’eau, et nous savons que l’air ne peut contenir qu’une certaine quantité de vapeur d’eau, et que cette quantité de vapeur dépend de la température et de la pression atmosphérique.