conditionnement d’ambiance (suite)

Cas spéciaux

Parfois la limite est imprécise entre conditionnement climatique ou industriel. Quand les conditions intéressant les matières ou les appareils concordent avec celles du confort, mais sont plus strictes sur certains points, on a pratiquement affaire à un conditionnement climatique perfectionné. Enfin, il existe des cas où le conditionnement cherche à rendre supportables, parfois pour un temps limité, des ambiances industrielles qui sont pénibles par nature : mines profondes, voisinage de fours, etc. On peut dire qu’il s’agit de correction climatique d’ambiances industrielles.

Bases de calcul du conditionnement climatique

Dans les limites généralement fixées (de 40 à 60 p. 100), l’humidité relative a peu d’influence sur les échanges thermiques du corps humain, et le problème de l’équilibre thermique se ramène à l’obtention d’une température résultante sèche convenable. Celle-ci se définit par une équivalence des pertes globales du corps humain par convection et rayonnement ; ces pertes dépendent de la température de l’air et de sa vitesse (convection), ainsi que de la « température radiante moyenne » de l’enceinte (rayonnement). En air calme, elle est pratiquement déterminée par la température de l’air et les températures des parois. Aux températures résultantes sèches élevées, la sensation de chaleur est plus forte dans un air plus humide, en raison de l’état de la peau.

Les températures résultantes sèches à prévoir dépendent de l’activité des occupants et de la saison. En France, pour les bureaux et les résidences, on recommande généralement en hiver 18 ou 20 °C. En été, on est obligé d’admettre des valeurs maximales plus élevées, de 24 à 26 ou 27 °C, pour éviter de trop forts contrastes et des installations trop onéreuses. Pour cette même raison d’économie, on admet une humidité relative voisine de la limite inférieure en hiver et de la limite supérieure en été.

Les températures de parois dépendent de la température de l’air et des flux de chaleur qu’elles reçoivent ou transmettent. On peut en déduire la température d’air à obtenir. Il s’agit alors d’introduire dans le local, ou d’en évacuer, les quantités horaires de chaleur sensible et de vapeur d’eau nécessaires pour maintenir cette température et l’humidité relative désirée, compte tenu des apports externes et internes, positifs ou négatifs.

Le débit total de l’air à introduire dans une pièce est au moins égal au débit d’air neuf minimal prévu ; si ce dernier est insuffisant, on peut le compléter par une certaine proportion d’air de reprise ; en cas de distribution centralisée, la reprise partielle dans les pièces implique nécessairement une filtration de l’air repris et peut être exclue s’il y a risque de contagion.

Dans les calculs interviennent pour chaque pièce les apports externes, positifs ou négatifs, de chaleur et de vapeur d’eau par transmission à travers les parois et par infiltration d’air extérieur ; en régime de chauffage, on ne tient pas compte du rayonnement solaire, direct et diffus, transmis à travers les parois transparentes ou opaques ; ce rayonnement est considéré comme aléatoire ; il joue au contraire un grand rôle quand il faut rafraîchir ; les flux qu’il fournit dépendent de l’orientation et de la nature des parois, de la transparence des vitrages, des dispositifs de protection (stores, pare-soleil). Leur effet est plus ou moins atténué et retardé par la capacité d’accumulation des parois extérieures et intérieures. D’autre part, si, en chauffage, on ne tient pas compte des apports internes provenant des occupants, de l’éclairage artificiel, des machines, etc., il convient, dans le cas du rafraîchissement, de considérer leur valeur probable maximale. Les apports de vapeur d’eau sont parfois exprimés en termes de chaleur latente (0,6 kcal/g de vapeur). Dans une ambiance climatisée, la quantité totale de chaleur dégagée par une personne donnée, pour une activité donnée, dépend peu de la température, mais sa répartition en chaleurs sensible et latente varie.

Installations de conditionnement d’ambiance (génie climatique)

Opérations élémentaires

Le conditionnement d’ambiance implique un ensemble d’opérations, dont la plupart portent sur l’air à introduire dans les pièces, mais dont certaines peuvent agir directement dans celles-ci : notamment chauffage « statique » dans les locaux périphériques par radiateurs, convecteurs, tubes chauffants, parois chauffantes.

Les opérations sur l’air comprennent d’une part les opérations de purification, d’autre part les opérations agissant sur la température et la teneur en eau.

La purification comprend au minimum un dépoussiérage par filtration (filtres secs, à ruissellement d’eau, à liquide visqueux, fixes ou à déroulement et régénération continus), éventuellement par décantation et changement brusque de direction (cyclones) ou par précipitations électrostatiques. Les laveurs d’air y contribuent. Il peut être nécessaire d’éliminer les germes par stérilisation, par action de rayons ultraviolets, d’ozone, d’aérosols, et les impuretés gazeuses toxiques ou malodorantes par fixation sur du charbon actif. Ces traitements poussés sont particulièrement utiles dans les établissements publics, quand de l’air repris dans les pièces doit rentrer après mélange dans la distribution générale.

Les opérations fournissant ou enlevant de la chaleur sans modifier la teneur en vapeur d’eau utilisent des batteries de tuyaux (le plus souvent à ailettes) parcourus soit par de l’eau chaude ou de la vapeur, soit par de l’eau froide ou un fluide frigorigène en cours d’évaporation. Les batteries froides peuvent servir aussi à la déshumidification de l’air si le refroidissement est poussé au-dessous du point de rosée. D’autre part, en mettant l’air au contact d’eau à température appropriée, le plus souvent dans un « laveur d’air », où cette eau est très finement pulvérisée par des gicleurs, on modifie à la fois sa teneur en vapeur et sa température. On peut ainsi l’humidifier et le refroidir simultanément, et, sous climat très sec (désertique ou sous-désertique), cette opération suffit parfois si le local est assez bien protégé du rayonnement solaire.