Traitement de l'air en climatisation

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Définition écrite

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NB : Les paragraphes ci-dessous s'intéressent à définir ce concept par le « comment » pour en découvrir son aspect technologique et fonctionnel.
  • Les systèmes de climatisation vont au-delà de la simple purification de l'air pour inclure des fonctions variées telles que le refroidissement, le chauffage, l'humidification et la déshumidification. Ces processus sont réalisés au moyen de filtres, de batteries chaudes/froides et d'humidificateurs, intégrés dans une unité appelée centrale de traitement d'air.
  • Cette centrale est également équipée d'un mélangeur d'air, constitué de volets de réglage agissant comme des ajusteurs. Ils contrôlent le pourcentage d'air neuf, d'air extrait évacué à l'extérieur et d'air repris en provenance des locaux.
  • Le système comprend plusieurs sous-systèmes : une partie mécanique composée d'équipements modifiant les caractéristiques de l'air, une partie électrique avec des appareils de puissance et de contrôle, ainsi qu'une instrumentation pour mesurer et afficher diverses grandeurs physiques. Ces systèmes sont régulés selon des consignes spécifiques pour chaque paramètre, assurant une production continue d'air conditionné distribué dans les locaux par des ventilateurs. Le réglage du débit d'air, de la température, de l'humidité, de la propreté de l'air et de la concentration en CO2 ou autres substances chimiques dépend du type et de l'usage des espaces.
Régulation d'une CTA en boucle fermé à travers une PLC
  • Des organes de régulation, tels que des variateurs de vitesse, des servo-moteurs et des contacteurs, ajustent le fonctionnement des équipements en réponse aux valeurs mesurées par des capteurs de pression, de température, d'humidité, de CO2, etc. Cette régulation permet de maintenir les conditions climatiques constantes malgré les variations des conditions extérieures ou intérieures.
  • D'une autre façon, pour conserver les mêmes conditions climatiques dans un local, la variation de chaque paramètre des conditions extérieures ou intérieures (perturbation) permet une variation du fonctionnement de la machine.
  • Un automate programmable industriel (PLC) contrôle ces organes de régulation et gère l'ensemble du système en comparant les valeurs désirées aux valeurs mesurées. Dans divers secteurs industriels, tertiaires et de transport, le traitement de l'air est crucial pour créer des environnements adaptés, que ce soit dans la fabrication de semi-conducteurs, les laboratoires biotechnologiques, l'industrie agroalimentaire, la construction d'engins spatiaux, les blocs opératoires ou les transports aériens et terrestres. Les normes pour ces espaces sont définies en fonction de la propreté de l'air, des contaminants à isoler et du type de flux d'air par rapport aux espaces environnants, extérieurs ou autres locaux.


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Typologie des CTA

Fonctionnement du CTA à simple flux
  • Les CTA de type simple flux sont principalement utilisées pour conditionner l'air d'un local spécifique. Elles peuvent également servir à des fonctions secondaires telles que le refroidissement de l'air neuf destiné à d'autres unités de traitement d'air. Dans ce cas, l'air extrait est généralement évacué par un système distinct ou naturellement par des ouvertures en fonction des différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur du local.
Fonctionnement du CTA à double flux
  • Un autre type courant de CTA est la centrale de traitement d'air à double flux, qui se distingue par l'inclusion d'un caisson de mélange d'air. Ce dispositif permet de mélanger l'air neuf avec l'air extrait du local, une partie de cet air étant rejetée à l'extérieur. Le choix entre ces différents types de CTA dépend des équipements spécifiques et de leur séquence dans le circuit de circulation de l'air au sein de la machine.
Fonctionnement du CTA sécheur d'air
  • La spécification d'une centrale de traitement d'air par rapport à une autre dépend selon ses équipements et leurs ordres dans le sens du passage de l'air dans la machine.

Un exemple particulier de CTA est le sécheur d'air, qui est conçu pour réduire l'humidité de l'air comme illustré dans le schéma ci-contre :


-
La ligne bleue [AN,N]
représente le refroidissement et la déshumidification de l'air.


-
La ligne rouge [N,S]
correspond au chauffage de l'air jusqu'à sa température initiale.


-
La ligne verte [AN,S]
indique que toutes ces opérations sont combinées, c'est-à-dire refroidissement, déshumidification et chauffage simultanés.

More-didaquest.png Traitement de l'air en climatisation - Historique (+)


Définition graphique


Ing-connaissance.png Carte conceptuelle : Traitement de l'air



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  • Carte conceptuelle du concept "traitement d'air.

  • Equipements d'une CTA.

  • Schéma général d'une CTA.

  • Equipements de contrôle et d'affichage d'une CTA.

  • Liaison hydraulique d'une CTA.

  • Liaison aéraulique d'une CTA.

  • Implantation d'une CTA pour une usine.

  • Erreur lors de la création de la miniature : Fichier avec des dimensions supérieures à 12,5 MP

    Centrale de traitement d'air


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Puce-didaquest.png Concepts ou notions associés

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Thermodynamique / Mécanique des fluides / Échange thermique / Psychrométrie / Conduction thermique / Convection / Humidité absolue / Coefficient de transmission thermique / Bilan énergétique / Équilibre thermique / Transfert de chaleur / Loi de Boyle-Mariotte / Loi de Charles / Humidité spécifique / Dilatation thermique / Loi des gaz parfaits / Puissance frigorifique / Charge thermique / Cycles de réfrigération / Thermique du bâtiment / Psychrométrie / Fluides frigorigènes / Résistance thermique / Isolation thermique / Équation de l'état de l'air / Aéraulique / Diagramme enthalpique / Point de rosée / Analyse de cycle de vie / Contrôle de la qualité de l'air / Séchage de l'air / Système de ventilation / Dimensionnement des conduits / Fuite d'air / Confort thermique / Maintenance préventive / Économies d'énergie / Analyse des risques / Normes de sécurité / Régulation hydraulique / Énergie solaire / Échangeur air-sol / Stockage d'énergie thermique / Climatisation réversible / Réfrigération commerciale / Filtres à air / Cycles de Carnot / Maintenance corrective / Analyse de la performance énergétique / Modélisation des systèmes de climatisation / Coefficient de performance saisonnier / Système de chauffage / Système de refroidissement / Composants HVAC / Systèmes de contrôle automatique / Zonage / Éclairage naturel / Évaluation de la performance des bâtiments / Recyclage de l'air / Ventilation croisée / Analyse de la demande énergétique / Maintenance prédictive / Qualification du personnel / Stockage d'énergie / Bâtiments à haute performance énergétique / Technologies intelligentes / Contrôle de l'humidité / Mesure et vérification / Réhabilitation énergétique / Télégestion / Zones d'ombre thermique / Émissions de CO2 / Échangeur de chaleur à plaques / Gaz à effet de serre / Air conditionné résidentiel / Procédés de climatisation / Centrale de traitement d'air / Air / Confort / Diagramme de l'air humide / ISO 5, ISO7, ISO8 / Réseau aéraulique / Diffusion d'air / Ingénierie de climatisation / Filtration d'air /


More-didaquest.png Traitement de l'air en climatisation - Glossaire / (+)



Puce-didaquest.png Exemples, applications, utilisations

Le concept de traitement d'air en conjonction avec l'apprentissage professionnel
  • Pour développer des compétences dans le domaine du traitement de l'air en lien avec l'apprentissage professionnel, il est essentiel de se familiariser avec les outils nécessaires pour produire des résultats efficaces et atteindre les objectifs finaux attendus. Cette approche peut être divisée en deux parties principales : la distribution de l'air traité et le fonctionnement de la machine de traitement d'air , à savoir la CTA.
  • Dans les secteurs industriels et tertiaires, tout projet de construction impliquant le traitement de l'air requiert la maîtrise d'un ensemble d'outils et de compétences spécifiques. Parmi les éléments clés de ce dossier, on retrouve les notes de calculs, les plans et les schémas aéraulique, le diagramme psychrométrique ainsi que les fiches techniques des équipements sélectionnés.

CPour créer ces documents essentiels :

  1. La notes de calculs:
    2. La note de calcul pour le dimensionnement des gaines aéraulique

    exigent la maîtrise d'un tableur tel que tableur EXEL. L'apprenant doit être capable de remplir les cellules avec des formules précises, en utilisant des concepts de notions en mécanique de fluide comme la notion de l'hydraustatique, la notion de conservation de la masse et la notion de conservation de l'énergie, tout en respectant les unités du système international (SI) des grandeurs physique .

  2. Le plan aéraulique:
    3. Réseau de gaine

    nécessitent l'utilisation d'un logiciel de dessin assisté par ordinateur logiciel DAO comme l' l'AutoCAD, Une compréhension approfondie des règles du dessin technique est indispensable. L'apprenant doit être capable d'implanter les équipements et de tracer le réseau de gaine selon les calculs effectués dans les notes de calcul, en utilisant efficacement les commandes de dessin pour créer et modifier des éléments tels que lignes, cercles, rectangles, etc.

  3. Le diagramme psychrométrique:

    4. est un outil graphique crucial pour le dimensionnement et le diagnostic des équipements de la équipements de la centrale de traitement d'air. L'apprenant doit comprendre les points et segments du diagramme, qui représentent des caractéristiques telles que la chaleur, la puissance, l'efficacité, etc., fournissant des informations essentielles sur le fonctionnement des équipements.

  4. Les équipements:

    5. • En ce qui concerne les équipements de la CTA, qui comprennent des actionneurs , de régulation influençant des grandeurs physiques comme la température, l'humidité et la vitesse de l'air, ainsi que des dispositifs de mesure comme les thermomètres, les hygromètres, ainsi des appareils de contrôle et de sécurité comme les thermostats, les pressostats et les différentiels



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Puce-didaquest.png Erreurs ou confusions éventuelles

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  • Calculs de charge thermique: peuvent poser des défis aux apprenants, car ils déterminent la capacité de refroidissement ou de chauffage requise pour assurer un confort thermique optimal dans un espace donné. Expliquer les diverses variables impliquées dans ces calculs, comme la température extérieure, les caractéristiques du bâtiment, les équipements électriques et la présence humaine, peut être bénéfique pour clarifier ce concept.
  • La compréhension de l'impact environnemental: des systèmes de traitement de l'air en climatisation peut représenter un défi pour les élèves. Expliquer les divers aspects environnementaux à prendre en compte, tels que la consommation d'énergie, les émissions de gaz à effet de serre et l'utilisation de réfrigérants potentiellement nocifs, peut les sensibiliser à l'importance de concevoir et d'adopter des systèmes de climatisation durables.
  • Intégration avec d'autres systèmes: Les élèves pourraient trouver complexe de comprendre comment les systèmes de traitement de l'air en climatisation s'intègrent avec d'autres systèmes du bâtiment comme le chauffage, la ventilation et la plomberie. Expliquer les principes fondamentaux de cette intégration, ainsi que les avantages d'une conception coordonnée et d'une gestion centralisée, peut contribuer à clarifier ce concept.
  • Évolution des technologies: Les technologies de traitement de l'aire en climatisation évoluent rapidement, ce qui peut rendre difficile pour les élèves de suivre les dernières avancées et tendances. Expliquer les principes de base de l'innovation en matière de climatisation, ainsi que les facteurs qui influent sur l'adoption de nouvelles technologies, peut les aider à comprendre l'importance de rester informés et à jour dans ce domaine en constante évolution.
  • Sensibilisation à l'efficacité énergétique: Les élèves pourraient ne pas être pleinement conscients de l'importance de l'efficacité énergétique dans le traitement de l'aire en climatisation. Mettre l'accent sur les avantages économiques et environnementaux de l'efficacité énergétique, ainsi que sur les différentes stratégies et technologies utilisées pour améliorer l'efficacité des systèmes de climatisation, peut les sensibiliser à cette question cruciale.


Blue-circle-target.png Erreur: Croire que

  • Le ventilateur déplace l'air.
  • Le froid est une quantité d'énergie.


Dans le contexte du traitement de l'air en climatisation, il peut y avoir une confusion entre le traitement de l'air et le traitement de l'eau. Bien que les deux impliquent la gestion des éléments pour maintenir un environnement intérieur sain, le traitement de l'air se concentre spécifiquement sur la régulation de la température, de l'humidité et de la qualité de l'air, tandis que le traitement de l'eau concerne la purification et le conditionnement de l'eau potable ou le contrôle de l'humidité dans les systèmes de refroidissement.

Les élèves pourraient confondre les concepts d'échangeur de chaleur et d'échangeur d'humidité dans le cadre du traitement de l'air en climatisation. Un échangeur de chaleur est conçu pour transférer la chaleur entre deux fluides sans les mélanger, tandis qu'un échangeur d'humidité vise à transférer l'humidité entre deux flux d'air, généralement pour équilibrer les niveaux d'humidité relative. Clarifier ces distinctions est essentiel pour une compréhension précise du fonctionnement des systèmes de climatisation.

La ventilation et la climatisation sont souvent confondues, bien qu'elles servent des objectifs différents dans le traitement de l'air. La ventilation implique principalement le renouvellement de l'air intérieur en introduisant de l'air frais et en expulsant l'air vicié, tandis que la climatisation se concentre sur le contrôle de la température, de l'humidité et de la qualité de l'air. Il est crucial de clarifier ces différences pour une compréhension précise de la gestion de l'air dans les bâtiments.

Les élèves pourraient confondre les concepts de refroidissement et de déshumidification dans le contexte du traitement de l'air en climatisation. Alors que le refroidissement vise à abaisser la température de l'air, la déshumidification implique la réduction de son contenu en humidité. Bien que ces processus soient souvent liés, ils sont distincts et peuvent être réalisés séparément ou simultanément selon les besoins de l'espace à climatiser. Clarifier ces différences est crucial pour une gestion efficace de l'air intérieur.


Dans le traitement de l'air en climatisation, la filtration et la purification de l'air sont deux concepts souvent confondus. La filtration de l'air implique le passage de l'air à travers un média filtrant pour capturer les particules solides en suspension, telles que la poussière, le pollen et les allergènes. En revanche, la purification de l'air vise à éliminer les contaminants gazeux, les odeurs et les micro-organismes présents dans l'air, souvent en utilisant des technologies telles que les purificateurs d'air à UV ou les générateurs d'ozone. Bien que ces deux processus visent à améliorer la qualité de l'air intérieur, ils ciblent des types différents de contaminants et utilisent des méthodes distinctes pour les éliminer.

La confusion entre la circulation de l'air et la distribution de l'air peut survenir lors de l'enseignement du traitement de l'air en climatisation. La circulation de l'air se réfère au mouvement global de l'air à l'intérieur d'un espace, tandis que la distribution de l'air concerne la manière dont l'air conditionné est délivré aux différents espaces d'un bâtiment via les conduits de ventilation et les grilles de diffusion. Bien que ces deux aspects soient interdépendants, ils représentent des processus distincts dans la gestion efficace de l'air intérieur.

Les élèves peuvent confondre le confort thermique avec la qualité de l'air intérieur lorsqu'ils abordent le concept de traitement de l'air en climatisation. Le confort thermique se réfère à la sensation de bien-être thermique ressentie par les occupants d'un espace, influencée par des facteurs tels que la température de l'air, la vitesse de l'air et l'humidité relative. En revanche, la qualité de l'air intérieur englobe divers aspects tels que la pureté de l'air, l'absence de contaminants nocifs et le contrôle des odeurs. Bien que le confort thermique soit un élément important de la qualité de l'air intérieur, ils représentent des aspects distincts du traitement de l'air en climatisation.

Dans le contexte du traitement de l'air en climatisation, les élèves peuvent confondre l'hygrométrie avec l'humidité relative. L'hygrométrie est une mesure de l'humidité absolue dans l'air, tandis que l'humidité relative est une mesure de la quantité d'humidité présente dans l'air par rapport à la quantité maximale qu'il peut contenir à une température donnée. Bien que ces deux termes soient liés à la gestion de l'humidité dans un environnement intérieur, ils représentent des mesures différentes et sont utilisés dans des contextes spécifiques lors de la conception et de l'exploitation des systèmes de climatisation.
Blue-circle-target.png Confusion possible ou glissement de sens


Blue-circle-target.png Erreur fréquente:

  • Le ventilateur véhicule l'air.

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Puce-didaquest.png Questions possibles



Puce-didaquest.png Liaisons enseignements et programmes

Idées ou Réflexions liées à son enseignement

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  • Différencier les activités cognitives et les activité mécaniques.
  • Créer des automatismes activités mécaniques par des exercices pour les répétitions.
  • L'apprenant doit tracer sa propre démarche dans les activités cognitives
  • Prendre conscience de proclamer les savoirs procéduraux et les savoirs cognitifs.

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Aides et astuces

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Education: Autres liens, sites ou portails




Puce-didaquest.png Bibliographie

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Pour citer cette page: (de l'air en climatisation) 

ABROUGUI, M & al, 2024. Traitement de l'air en climatisation. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Traitement_de_l%26%2339;air_en_climatisation>, consulté le 21, novembre, 2024


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