Physique et technique

La nature a un souci permanent de l’équilibre. C’est la raison pour laquelle toute substance hygroscopique (= absorbant l’eau) tend à créer un équilibre de l’humidité avec l’air ambiant. L’air humide se compose d’air sec et de vapeur d’eau. L’eau sous forme liquide ou solide (brouillard, pluie, flocons de neige ou grêlons) n’est pas considérée comme humidité de l’air. Par « humidité de l’air », on entend la part de vapeur d’eau présente dans ce mélange gazeux.

L’humidité absolue de l’air désigne la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air en grammes. Mais cette valeur seule n’est guère parlante car un kilogramme d’air chaud peut absorber jusqu’à saturation plus d’humidité qu’un kilogramme d’air froid. Dans la technique du bâtiment, l’humidité relative (h. r.) de l’air est donc déterminante : elle se réfère au degré de saturation et est exprimée en pourcentage : 45 % h. r. Si l’air se réchauffe, l’humidité relative de l’air diminue.

Exemple:

L’air ambiant sec réduit le battement des cils vibratiles sur la muqueuse de la bouche, du nez et du pharynx. Ils ne peuvent alors plus évacuer les impuretés et les agents pathogènes, ce qui peut entraîner des infections des voies respiratoires. Par ailleurs, lorsque l’air est sec, il est plus difficile d’absorber l’oxygène: la fatigue et la tension se font ressentir et il est alors très difficile de se concentrer.

Les meubles, les revêtements de sol, les oeuvres d’art et autres objets en bois perdent de leur éclat et les fibres textiles sont fragilisées. La poussière virevolte dans l’air sec, phénomène favorisé par la chaleur des radiateurs et des chauffages au sol, et peut conduire à une détérioration des équipements et des matériaux et à des problèmes de santé.

L’humidification contrôlée influe sur la santé et le bien-être, sur le fonctionnement des appareils et des instruments et sur la durée de conservation des marchandises. Des études montrent que lorsque l’humidité relative de l’air est maintenue entre 40 et 60%, les cas de maladies sont au plus faible.

Lorsque des matériaux à haute résistance électrique sont manipulés rapidement ou entrent en contact, de l’électricité statique peut s’accumuler. L’air sec favorise ce processus. L’électricité statique nuit au fonctionnement des équipements de production et des machines électriques dans les bureaux; la formation d’étincelles au moment de la décharge représente un véritable risque en présence de gaz et de poussières explosives.

Dans l’air humide, un léger film d’humidité conductible prévient la formation d’électricité statique sur toutes les surfaces. Une humidification de l’air professionnelle accroît la productivité, diminue les frais d’énergie et d’entretien et garantit une qualité de produits constante.

Le bien-être ne dépend pas uniquement de la température de l’air. Comme d’autres facteurs, l’humidité relative de l’air exerce une influence considérable sur la température dite ressentie. En principe, lorsque la température d’une pièce est de 21°C (50% h. r.), la température ressentie est de 23°C. Par conséquent, il faut chauffer moins et la pollution et les coûts diminuent.

La teneur en eau et en chaleur, la température et l’humidité relative de l’air sont interdépendantes. Un changement de la température modifie l’humidité relative de l’air et un changement de l’humidité relative de l’air, en fonction de la technologie choisie, peut lui aussi modifier la température.

Dans le dimensionnement des climatiseurs, humidificateurs et déshumidificateurs, le diagramme hx* est un instrument précieux. Voici comment le lire:

Les isothermes (lignes avec température identique) sont indiquées ici parallèlement à l’axe X. Leur faible augmentation est dans la pratique souvent négligée. Si seules deux grandeurs sur quatre (teneur en eau, température de l’air, humidité relative de l’air et teneur en chaleur) sont indiquées, il est possible de définir exactement la qualité de l’air.

Exemples:

Humidification isotherme Lorsque de l’eau est portée à ébullition par une source extérieure, la température de l’air reste stable.		Humidification adiabatique Pour atomiser un fin brouillard d’eau (aérosols) dans l’air ou sur de plus grandes surfaces, l’air ambiant cède la chaleur nécessaire. L’humidification adiabatique a un avantage supplémentaire puisqu’elle présente un effet refroidissant.

*) nom initial : diagramme de Mollier d’après Richard Mollier, 1863–1935, professeur de physique appliquée et de mécanique

Lors de la production de vapeur avec de l’eau non traitée, des minéraux sont extraits qu’il faut éliminer de temps à autre. Des mesures de montage appropriées comme une gestion de calcaire intégrée, permettent de limiter les frais d’entretien et de garantir une sécurité de fonctionnement élevée.

Utilisation de l’énergie

L’énergie requise pour chauffer est toujours très élevée. Afin d’utiliser au mieux cette énergie, les appareils devraient fournir 100 % de la vapeur produite dans l’air. En même temps, les fabricants doivent proposer des appareils qui permettent d’utiliser l’énergie la plus avantageuse comme le gaz.

Humidification hygiénique

Même l’humidification adiabatique, l’humidification par atomisation et / ou évaporation, doit être hygiénique. Des concepts hygiéniques adaptés préviennent la formation de germes dans l’installation ou dans l’air ambiant, et la formation d’un film biologique. Des mesures au niveau de l’installation permettent d’éviter que des aérosols d’eau ne contaminent l’air.

Réglage de précision

Même si les conditions ambiantes varient considérablement, les installations d’humidification doivent très vite adapter leur débit. Il convient alors d’éviter un «trop plein» d’humidité dégagée ou un « trop peu ». Les installations modernes se distinguent par une plus grande stabilité et souvent par une régulation de haute précision.