Traitement d’air et dépollution en milieu industriel

Rafraîchissement évaporatif (adiabatique) : une technique à découvrir

Définition

Un rafraîchisseur adiabatique est constitué d'un caisson comprenant :
- un système de panneaux de cellulose plissé sur lesquels l'eau ruisselle,
- une pompe à eau,
- un ventilateur.

1. Toit en inox (sortie type S)
2. Base (réservoir d'eau)
3. Sortie avant (type M)
4. Poteau central Inox
5. Poteau de coin en inox
6. Ensemble module humidificateur
7. Ventilateur centrifuge
8. Moteur électrique
9. Ensemble de transmission
10. Robinet à flotteur
11. Pompe à eau et circuit
d'alimentation et de déconcentration
12. Anneau de distribution d'eau

Principe de fonctionnement

- L'air est aspiré par un ventilateur.
- L'air extérieur passe à travers un média : ce média est imprégné d'eau.
- L'air chaud échauffe et provoque l'évaporation de l'eau, beaucoup d'énergie est transférée de l'air sur l'eau pour favoriser son évaporation (chaleur latente de l'eau).
- L'air se refroidit (transmission de calories à l'eau) et s'humidifie.

Principe théorique

En s'évaporant au contact de l'air, l'eau prend de la chaleur (sensible) à l'air.
L'air se refroidit (chaleur sensible diminue) et s'humidifie (chaleur latente augmente).
L'échange de chaleur sur l'air se produit de manière adiabatique : la chaleur totale (sensible + latente) reste identique avant et après le process de rafraîchissement/humidification.

Dimensionnement simplifié du rafraîchissement évaporatif (adiabatique)

Le débit pour un rafraîchissement de 5 °C à 8 °C est fonction de conditions d'humidité extérieures :
- En général de 10 volumes / heure à 15 volumes / heure (suivant les régions géographiques voir Montana p. 194).
Tout air introduit doit être extrait pour éviter tout accroissement d'hygrométrie. On ne recycle pas l'air du bâtiment ce qui rend le système particulièrement adapté à la diffusion par déplacement d'air.

NB : on installe généralement des tourelles d'extraction en toiture (modèle Axalia).

Efficacité du système

Un abaissement de 5 °C à 11 °C de la température extérieure est possible au soufflage.



Tableau des températures de soufflage en fonctions des conditions extérieures de températures et d'hygrométrie.

Consommation d'eau

Le débit d'eau nécessaire est faible.
En moyenne : on constate un débit de 4,2 gr/kg d'air sec.
En réalité : il dépend des conditions extérieures de températures et d'hygrométrie

Consommation d'eau ( en l/h) pour un débit d'air de 10 000 m³/h

Climatisation eau glacée

Principes et définitions

Centrale de traitement d'air : CTA
Système constitué d'éléments assemblés en série :
- caisson de mélange, de filtration, d'humidification,
- caisson de chauffage, de refroidissement, de déshumidification…

Groupe froid :
Système thermodynamique permettant de fournir de l'eau glacée (froide) ou de l'eau chaude pour alimenter les batteries des CTA (groupe réversible).

Dimensionnement - Calcul du débit d'air dans le local

- Soit P (Watts) : l'apport calorifique à l'intérieur du local (personne + machine + apports extérieurs + éclairage...).
- Si on souhaite avoir 24 °C dans le local.
- Si la température de soufflage est Ts. Alors, le débit à mettre en oeuvre pour obtenir une température intérieure de T ambiante (24 °C par ex.) sera :

Calcul de la puissance frigorifique nésessaire pour refroidir l'air dans la CTA

Débit d'air à refroidir

- Conditions d'entrée d'air :
T = 28 °C - 52 % Hr / Enthalpie = 16,8 Wh/kg - Pour obtenir une température de soufflage de 15 °C, le choix de la CTA donne au soufflage : T soufflage = 15 °C - 90 % Hr / Enthalpie = 11,2 Wh/kg

- D'où une puissance frigorifique nécessaire :
P (kWatts) = Q air (m³/h) x ρ (kg/m³) x (H enthalpie_Entrée - H enthalpie_Soufflage) = 40 000 x 1,22 x (16,8 - 11,2) / 1000 = 273 kW

Remarques et commentaires

Ne pas confondre apport calorifique à combattre dans le bâtiment et puissance frigorifique de la CTA.
NB :
Dans notre cas,pour combattre des apports de 122 kW dans le bâtiment, il faut une puissance frigorifique de 273 kW.