La psychrométrie est l’étude des propriétés physiques et thermiques des mélanges d’air et de vapeur d’eau. La capacité de l’air à absorber la chaleur et l’humidité dépend de ses caractéristiques. Sept caractéristiques physiques et thermiques sont utilisées pour décrire les mélanges d’air et de vapeur d’eau. La compréhension de ces caractéristiques et de leurs relations les unes avec les autres permet de mieux comprendre les principes de ventilation.
Les sept caractéristiques physiques et thermiques sont :
| Température sèche-bulbe sec | °F | ||
| Rapport d’humidité | lb H20/lb d’air sec | ||
| Humidité relative | % | ||
| Enthalpie | BTU / lb d’air sec | ||
| Température de rosée-de rosée | °F | ||
| Température du bulbe humide | .humide | °F | |
| Volume spécifique | ft3/lb d’air sec |
L’interrelation entre l’air et l’humidité qu’il contient constitue la base du maintien d’un environnement approprié. Les sept propriétés ci-dessus sont utilisées pour décrire les principes de ventilation. Un tableau psychrométrique est un moyen pratique de décrire graphiquement les interrelations entre les sept propriétés physiques et thermiques. La connaissance de deux des valeurs psychrométriques définit les cinq autres valeurs.
Quoi est un ‘BTU’ ?
Une unité thermique britannique (BTU) est la quantité d’énergie thermique nécessaire pour augmenter la température d’une livre d’eau de 1°F. Il s’agit de la mesure standard utilisée pour énoncer la quantité d’énergie que possède un combustible ainsi que la quantité de sortie de tout dispositif de production de chaleur, y compris les poulets dans un poulailler.
Toutes les matières combustibles ont un indice BTU. Par exemple, le propane a environ 15 000 BTU par livre et le bois (sec) a environ 7 000 BTU par livre.
Bien qu’il soit encore utilisé » officieusement » dans certains pays anglophones métriques (comme le Canada, les États-Unis et le Royaume-Uni), son utilisation a diminué ou a été remplacée dans d’autres parties du monde. Dans les contextes scientifiques, le BTU a été largement remplacé par le système international d’unités (abrégé SI du français Le Système International d’Unités) d’énergie, le joule (J), bien qu’il puisse être utilisé comme mesure de la production d’énergie agricole (BTU/kg).
La température du bulbe sec est la température régulière mesurée à l’aide d’un thermomètre ordinaire ou d’un autre capteur de température. Elle décrit à quel point l’air est chaud ou froid. La température est généralement mesurée en degrés Fahrenheit (°F) ou en degrés Celsius (°C) (voir la figure 7.2 ci-dessous pour les conversions). Le bulbe sec est parfois abrégé » db « .
Figure 7.2 – Comparaison des échelles de température Celsius et Fahrenheit sur un thermomètre à bulbe sec
Le taux d’humidité est une caractéristique de l’air très importante, même si elle n’est pas couramment utilisée en dehors de l’ingénierie. Le rati d’humidité décrit la capacité de rétention d’humidité de l’air. Il n’existe pas de moyen courant de mesurer directement le taux d’humidité. Les valeurs sont très petites et peuvent aller de 0 à 0,044319 lb H2O/lb d’air sec pour un air saturé à 100°F db.
L’air saturé est un air qui retient la quantité maximale d’humidité qu’il est possible de retenir dans l’air. La règle commune est que la capacité de rétention d’humidité de l’air saturé double pour chaque augmentation de 20°F de la température. L’air à 50°F contient 0,0077 lb H2O/lb d’air sec, soit un peu plus du double de la capacité de rétention d’humidité à 30°F, 0,0035 lb H2O/lb d’air sec. De même, l’air à 70 °F contient 0,0158 lb H2O/lb d’air sec, ce qui représente environ le double de la capacité de rétention d’humidité de l’air à 50 °F.
L’humidité relative est un terme couramment utilisé pour décrire la quantité de vapeur d’eau présente dans l’air en pourcentage. L’air saturé a une humidité relative (HR) de 100 %. L’air avec une HR de 50 % et 100 °F contient la moitié de la vapeur d’eau de l’air saturé à 100 % d’HR et 100 °F.
L’enthalpie décrit le contenu énergétique thermique (BTU/lb d’air sec) du mélange d’air et de vapeur d’eau. Le contenu énergétique de l’air change si l’un ou l’autre, ou les deux, le taux d’humidité et le taux sec changent. Par conséquent, l’enthalpie (énergie) est importante non seulement dans les processus de chauffage et de refroidissement, mais aussi dans les processus d’humidification et de déshumidification.
La température du point de rosée est la température à laquelle l’humidité commence à se condenser de l’air à un taux d’humidité constant. La température du point de rosée est couramment indiquée dans les bulletins météorologiques pour indiquer la quantité d’humidité dans l’air. Elle est directement liée au taux d’humidité. De la condensation se forme sur les surfaces (par exemple, les parois des boissons froides contenant de la glace, les surfaces intérieures des bâtiments) dont la température est inférieure à la température du point de rosée de l’air. Le givre est la condensation sur les surfaces à des températures inférieures au point de congélation. Dans les poulaillers, l’isolation est nécessaire par temps froid pour maintenir les murs et les plafonds au-dessus de la température du point de rosée afin d’éviter la formation soit de condensation, soit de givre.
La température du bulbe humide est une température mesurée par un thermomètre dont le bulbe ou le capteur est recouvert d’une mèche humidifiée d’eau dans un courant d’air en mouvement (voir figure 7.3). La température au thermomètre humide est toujours inférieure à la température au thermomètre sec. La différence entre les températures du bulbe humide et du bulbe sec est importante dans le refroidissement par évaporation.
Figure 7.3 – Comparaison des thermomètres à bulbe sec (à gauche) et à bulbe humide (à droite)
Le volume spécifique est le volume en pieds cubes occupé par une livre d’air sec à une température et une pression à bulbe sec spécifiques, exprimé en pieds cubes par minute (CFM) par rapport à la masse (livres) d’air sec échangée pendant la ventilation.
La chaleur sensible est la chaleur qui produit un changement de la température à bulbe sec. Il faut environ 0,24 BTU pour élever une livre d’air sec de 1°F. Les chauffages d’appoint sont utilisés pour ajouter de la chaleur sensible à l’air afin de maintenir une température souhaitée.
La chaleur latente (de vaporisation) est la chaleur utilisée pour évaporer l’eau. L’évaporation transforme l’eau liquide en vapeur d’eau. La chaleur latente de l’air change si et seulement si le taux d’humidité de l’air change. La quantité d’énergie thermique nécessaire à l’évaporation d’une livre d’eau varie effectivement en fonction de la température, mais il est courant d’utiliser une valeur de 1 044 BTU/ lb H2O pour les processus impliquant des animaux agricoles.
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