Documentation — Diagramme de l'air humide

Diagramme de l'air humide

Documentation par l'exemple — cas d'usage chiffrés

Outil: rubrique-CVC/diagrammeAirHumide.php — Bâti'Tools (compte free)
Ce que l'outil détermine: Les caractéristiques complètes d'un ou plusieurs états de l'air humide (humidité absolue, enthalpie, point de rosée, volume spécifique) à partir d'une température sèche et d'une humidité relative, ainsi que la puissance et le débit d'eau d'une batterie (froide ou chaude) reliant deux états

L'utilisateur place un ou plusieurs points sur le diagramme (soit en cliquant directement dessus, soit en saisissant une température sèche et une humidité relative), et l'outil calcule aussitôt l'ensemble des grandeurs de l'état correspondant. Il permet ensuite de choisir deux points parmi ceux placés — un point d'entrée et un point de sortie d'une batterie — pour en déduire la puissance échangée (totale, sensible, latente), le facteur de chaleur sensible, les condensats éventuels, et le débit d'eau nécessaire pour un régime de température donné.

L'outil détermine lui-même, à partir des deux points choisis, s'il s'agit d'une batterie froide (l'enthalpie diminue, l'air est refroidi — et éventuellement déshumidifié) ou d'une batterie chaude (l'enthalpie augmente), et adapte en conséquence le régime d'eau proposé par défaut (7 / 12 °C en froid, 80 / 60 °C en chaud) ainsi que les contrôles de cohérence physique appliqués au résultat.

Les formules mises en œuvre sont celles de la psychrométrie standard (relation de Magnus pour la pression de vapeur saturante, bilans sensible/latent) : elles sont rappelées ci-dessous à titre pédagogique, sans qu'aucune donnée propriétaire ne soit impliquée dans ce calcul. Toutes les valeurs de résultat présentées ci-après sont directement issues d'une exécution réelle de ces formules sur les données d'entrée indiquées, pour en garantir l'exactitude.

Grandeurs calculées pour un point

Pour un point défini par sa température sèche T (°C) et son humidité relative HR (%), l'outil calcule :

Humidité absolue W: masse de vapeur d'eau par kilogramme d'air sec (g/kg_as), déduite de la pression de vapeur saturante à T (relation de Magnus) et de HR
Enthalpie h: énergie de l'air humide par kilogramme d'air sec (kJ/kg_as), somme de la chaleur sensible de l'air sec et de la chaleur (sensible + latente) de la vapeur d'eau qu'il transporte
Point de rosée T_d: température à laquelle l'air, refroidi à humidité absolue constante, atteindrait la saturation (début de condensation), en °C
Volume spécifique v: volume occupé par un kilogramme d'air sec et la vapeur d'eau qu'il contient, à la pression atmosphérique normale (m³/kg_as)

G1 — États ponctuels (sans batterie)

Trois points placés directement par température sèche et humidité relative, pour illustrer le calcul des grandeurs d'un état.

Données d'entrée et résultats

Confort été — 24 °C / 50 % HR: W = 9,30 g/kg_as — h = 47,81 kJ/kg_as — T_d = 12,9 °C
Confort hiver — 20 °C / 40 % HR: W = 5,79 g/kg_as — h = 34,83 kJ/kg_as — T_d = 6,0 °C
Air saturé — 5 °C / 100 % HR: W = 5,40 g/kg_as — h = 18,59 kJ/kg_as — T_d = 5,0 °C (confondu avec la température sèche, comme attendu à saturation)

✓ Calcul effectué pour chaque point — aucune alerte.

G2 — Batterie froide (climatisation d'été, avec déshumidification)

Point d'entrée air neuf d'été, point de sortie proche saturation en sortie de batterie froide : cas typique de traitement d'air avec déshumidification.

Données d'entrée

Point 1 (entrée batterie): 30,0 °C / 50 % HR
Point 2 (sortie batterie): 14,0 °C / 90 % HR
Débit d'air: 5 000 m³/h
Température eau glacée aller / retour: 7,0 / 12,0 °C

Résultat

Type de batterie déduit: batterie à eau glacée (refroidissement, h₂ < h₁)
Enthalpies h₁ → h₂: 64,19 → 36,72 kJ/kg_as (écart 27,47 kJ/kg_as)
Températures θ₁ → θ₂: 30,0 → 14,0 °C
Humidités absolues W₁ → W₂: 13,30 → 8,96 g/kg_as
Puissance frigorifique totale Φ: 43,50 kW
Puissance sensible Φ_s: 25,91 kW
Puissance latente Φ_l: 17,58 kW
Facteur de chaleur sensible (SHF): 0,596
Condensats produits: 24,76 kg/h
Débit d'eau requis (7,0 / 12,0 °C): 7,492 m³/h

✓ Calcul effectué — aucune alerte : évolution physiquement cohérente pour une batterie froide (l'air se refroidit et se déshumidifie).

G3 — Batterie chaude (réchauffage sensible pur, sans humidification)

Point d'entrée air neuf d'hiver, point de sortie à même humidité absolue (réchauffage purement sensible, sans apport ou retrait d'eau) : cas typique d'une batterie de préchauffage.

Données d'entrée

Point 1 (entrée batterie): 5,0 °C / 80 % HR
Point 2 (sortie batterie): 18,0 °C / 33,8 % HR (même humidité absolue que le point 1)
Débit d'air: 8 000 m³/h
Température eau chaude aller / retour: 80,0 / 60,0 °C

Résultat

Type de batterie déduit: batterie à eau chaude (réchauffage, h₂ > h₁)
Enthalpies h₁ → h₂: 15,86 → 29,04 kJ/kg_as (écart 13,18 kJ/kg_as)
Températures θ₁ → θ₂: 5,0 → 18,0 °C
Humidités absolues W₁ → W₂: 4,31 → 4,31 g/kg_as (inchangée)
Puissance de chauffage totale Φ: 36,93 kW
Puissance sensible Φ_s: 36,93 kW
Puissance latente Φ_l: 0,00 kW
Facteur de chaleur sensible (SHF): 1,000 (réchauffage purement sensible)
Débit d'eau requis (80,0 / 60,0 °C): 1,590 m³/h

✓ Calcul effectué — aucune alerte.

G4 — Évolution physiquement incohérente (avertissement)

Un point de sortie mal choisi (température sèche qui augmente alors que l'enthalpie diminue) : l'outil calcule quand même le résultat mathématique, mais signale que ce n'est pas réalisable avec une batterie froide seule.

Données d'entrée

Point 1 (entrée batterie): 24,0 °C / 50 % HR
Point 2 (sortie batterie): 26,0 °C / humidité absolue divisée par deux par rapport au point 1
Débit d'air: 5 000 m³/h
Température eau glacée aller / retour: 7,0 / 12,0 °C

Résultat

Type de batterie déduit: batterie à eau glacée (l'enthalpie diminue : 47,81 → 38,00 kJ/kg_as)
Puissance frigorifique totale Φ: 15,94 kW
Puissance sensible Φ_s: −3,30 kW (négative)
Puissance latente Φ_l: 19,24 kW

⚠ « L'enthalpie baisse mais la température sèche monte : une batterie froide seule ne peut pas produire cette évolution. Il faut refroidir et déshumidifier, puis post-chauffer. »

Détection automatique du type de batterie

Dès que deux points sont sélectionnés, l'outil détermine automatiquement le type de batterie à partir de la comparaison de leurs enthalpies, et adapte l'affichage et le régime d'eau proposé par défaut :

h₂ < h₁: ❄ Batterie à eau glacée — refroidissement de l'air. Régime d'eau proposé par défaut : 7 / 12 °C.
h₂ > h₁: 🔥 Batterie à eau chaude — réchauffage de l'air. Régime d'eau proposé par défaut : 80 / 60 °C.
h₂ = h₁: Évolution isenthalpe : aucune puissance de batterie (cas d'une humidification adiabatique).

Le régime d'eau proposé reste modifiable : dès que l'utilisateur le modifie manuellement, l'outil cesse de le réajuster automatiquement lors d'un changement de points.

Messages d'alerte

Moins de deux points placés: « Placez au moins deux points sur le diagramme. »
Deux points identiques sélectionnés: « Choisissez deux états différents. »
Aucun état sélectionnable: « Sélectionnez deux états distincts. »
Débit d'air absent, nul ou négatif: « Le débit d'air doit être un nombre strictement positif. »
Températures d'eau non renseignées: « Renseignez les températures d'eau aller et retour. »
Écart de température d'eau nul: « L'écart de température d'eau est nul : le débit d'eau serait infini. »
Sens du régime d'eau incohérent (froid): « Batterie à eau glacée : l'eau se réchauffe en traversant la batterie, la température de retour doit être supérieure à celle du départ (ex. 7 / 12 °C). »
Sens du régime d'eau incohérent (chaud): « Batterie à eau chaude : l'eau se refroidit en traversant la batterie, la température de retour doit être inférieure à celle du départ (ex. 80 / 60 °C). »
Échange thermiquement impossible: « Échange impossible : l'eau entre à … °C alors que l'air doit ressortir à … °C. Il faut une eau plus froide (ou plus chaude) que l'air de sortie. »
Évolution physiquement incohérente (température/enthalpie): « L'enthalpie baisse mais la température sèche monte : une batterie froide seule ne peut pas produire cette évolution. Il faut refroidir et déshumidifier, puis post-chauffer. » (et son symétrique en chaud)
Humidification par une batterie froide: « L'humidité absolue augmente entre les deux états : une batterie froide ne peut pas humidifier l'air. »
Variation d'humidité en batterie chaude: « L'humidité absolue varie alors qu'un réchauffage sur batterie chaude est purement sensible : vérifiez le placement des points. »
Sortie sous le point de rosée d'entrée: « L'air sort à … °C, sous le point de rosée d'entrée (… °C) : en réalité il y aurait condensation, donc une part latente non nulle. »
Point au-delà de la courbe de saturation: « Un des deux états se situe au-dessus de la courbe de saturation : il n'est pas physiquement atteignable. »