Les centrales de traitement d'air
Rappel :
Le bilan thermique permet de définir les besoins en chauffage ou en refroidissement.
C'est besoins peuvent être classés en plusieurs catégories :
Les besoins du bâtiment, qui sont fonction de la conception du bâtiment.
Les besoins des utilisations qui sont fonction des apports liés à l'utilisation d'appareils (four, ordinateur, ...).
Les besoins des personnes qui sont dus aux apports liés aux activité et au nombre de personne.
Les besoins du renouvellement d'air qui sont fonction de la réglementation.
Les différents types de CTA
Une centrale de traitement d'air (CTA) sert à couvrir les besoins d'un bâtiment en faisant subir plusieurs traitement directement à l'air de ce bâtiment. Elle est composée de deux ventilateurs et de divers organes de traitement.
CTA tout air neuf
Cette CTA prend l'air à l’extérieur (air neuf), le traite de diverses façons et le souffle à l'intérieur du local.
Afin d'équilibrer la pression du local une extraction est obligatoire.
CTA tout air recyclé
Cette CTA prend l'air du local, le traite et le renvois dans le local.
Cette CTA ne traite pas les besoins d'air neuf. Soit ces besoins sont inexistants (cas très rare) soit ces besoins sont traités par un autre système (VMC double flux).
CTA air mélangé
Cette CTA prend l'air du local en rejette une partie, recycle l'autre partie. Elle prend l'équivalent de l'air qu'elle rejette en air neuf pour les besoins en air hygiénique. C'est la solution la plus commune.
Les évolutions de l'air humide
Définition :
Les évolution sur l'air permettent de passer d'un point A à un point B
Fondamental : Conservation des débits massiques
Dans toutes les évolutions, il y a conservation des masses donc conservation des débits massiques.
\[qm_{As}= qm_{Am}+qm_{An}\]
\[qm_{Arp}=qm_{Arj}+qm_{Arc}\]
Remarque :
Généralement \(qma_{As}=qm_{Arp}\)
Si \(qm_{As}<qm_{Arp}\) le local est en dépression.
Si \(qm_{As}>qm_{Arp}\) le local est en surpression.
Le mélange
L’évolution de base sur l’air est le mélange.
Soit E le point caractérisant l'air extérieur.
M le point caractérisant le mélange.
L le point caractérisant le local
Un caisson de mélange
Son symbole
T | TE<>TM<>TL |
h | hE<>hM<>hL |
W | WE<>WM<>WL |
hr | hrE<>hrM<>hrL |
Méthode :
Calcul de la température de mélange :
\[qm_{As}=qm_{An}+qm_{Arc} \\ qm_{As}\times TM=qm_{An}\times TE+qm_{Arc}\times TL \\\\ TM= \frac {qm_{An}\times TE+qm_{Arc}\times TL}{qm_{As}}\]
Le chauffage
Le chauffage consiste à augmenter la température de l'air.
Il peut être réalisé avec une batterie chaude à eau ou une batterie chaude électrique.
Batterie chaude
à eau
électrique
Son symbole
Soit ebc le point d'entrée de la batterie chaude
Soit sbc le point de sortie de la batterie chaude
T | \(\big\uparrow\) |
h | \(\big\uparrow\) |
W | = |
hr | \(\big\downarrow\) |
Fondamental :
Pour du chauffage, l'évolution se fait toujours à teneur en eau constante.
Le refroidissement
Le refroidissement à pour but d'abaisser la température.
Il peut être sensible c'est à dire sans condensation.
Batterie froide
Son symbole
Soit ebf le point d'entré de la batterie froide et sbf le point de sortie de la batterie froide.
T | \(\big\downarrow\) |
h | \(\big\downarrow\) |
W | = |
hr | \(\big\uparrow\) |
Il peut être avec condensation
T | \(\big\downarrow\) |
h | \(\big\downarrow\) |
W | \(\big\downarrow\) |
hr | \(\big\uparrow\) |
L'humidificateur
L'humidificateur vapeur.
Soit vapeur chaude (bouilleur) soit vapeur froide.
L’évolution se fait à température constante.
humidificateur vapeur
son symbole
Soit eh le point d’entrée humidificateur et sh le point de sortie de l’humidificateur.
T | = |
Th | \(\big\uparrow\) |
h | \(\big\downarrow\) |
W | \(\big\uparrow\) |
hr | \(\big\uparrow\) |
L'humidificateur adiabatique ou laveur
son symbole
T | \(\big\downarrow\) |
Th | = |
h | \(\big\downarrow\) |
W | \(\big\uparrow\) |
hr | \(\big\uparrow\) |
Déshumidificateur
Le déshumidificateur sert à assécher l'air.
L'évolution se fait à enthalpie constante.
Déshumidificateur chimique
son symbole
T | \(\big\uparrow\) |
Th | = |
h | \(?\) |
W | \(\big\downarrow\) |
hr | \(\big\downarrow\) |
Calcul de puissance
Dans les études de traitement d’air, le travail consiste à maintenir des conditions de température et d’hygrométrie compatible avec le process ou les conditions de confort. L’air extérieur avec ses caractéristiques de température et de teneur en eau doit être traité pour être soufflé dans le local avec une nouvelle température et une nouvelle teneur en eau permettant le compenser les charges du local.
Il existe une puissance sensible compensant les charges thermiques externes, (déperditions ou apports) et internes. Les charges peuvent être positive ou négatives.
Une puissance latente compensant les charges hydriques, apport d’humidité dans le local par le process ou les personnes présentes. Généralement ces charges sont positive.
Une puissance totale résultant de la somme des deux précédentes.
Fondamental : Puissance sensible
\[\Phi S = qm_{As} \times C_p \times \Delta T\]
avec \(qm-{As}\) débit massique d'air au soufflage
Cp capacité thermique massique de l'air = 1kJ/kg
\(\Delta T\) écart de température entre le soufflage et le local en K ou °C
Pour un soufflage froid (condition été) \(\Delta T\) compris entre 5 et 12K (10K)
Pour un soufflage chaud (condition hiver) \(\Delta T\) compris entre 10 et 20K (20K)
Rappel :
\(qm_{As}=qv_{As} \times \rho _{As}\) avec \(\rho = 1,2 kg/m^3\) en première approximation.
\(\rho = \frac {1}{v'}\)
Fondamental : Puissance latente
Soit Lv la chaleur latente de la vapeur d’eau pour un air à 20°C (2500 kJ/kgeau).
M le débit d’eau dégagé dans le local en kgeau/s.
\(M= qm_{As} \times \Delta W\)
\(\Phi L = qm_{As} \times \Delta W \times Lv\) ou \(M \times Lv\)
Fondamental : Puissance totale
\(\Phi T = \Phi S + \Phi L \\ \Phi T = qm_{As} \times \Delta h\)