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Le processus de refroidissement adiabatique, également appelé refroidissement par évaporation, est principalement utilisé dans les processus industriels, bien qu’il soit également très présent dans les systèmes de climatisation des bâtiments.

Ce principe est appliqué dans de nombreux processus de transfert de chaleur et applications physiques où l’on considère que le système n’échange pas d’énergie avec l’environnement.

Par exemple, sont considérés comme des processus adiabatiques ceux qui produisent l’expansion ou la compression d’un gaz à l’intérieur d’un cylindre, ainsi que les processus d’essai pour déterminer le pouvoir calorifique d’un combustible, puisque toute l’énergie du combustible est transférée au fluide ou au composé à l’intérieur de l’équipement d’essai.

Application de refroidissement adiabatique dans les bâtiments et la climatisation

Le refroidissement adiabatique est un processus physique par lequel le refroidissement de l’air est produit par l’évaporation de l’eau précédemment ajoutée.

Pour obtenir l’évaporation de l’eau dans le flux d’air, la méthode la plus courante est la pulvérisation directe de micro-gouttelettes d’eau ou de vapeur, bien qu’il existe d’autres systèmes alternatifs tels que l’utilisation de panneaux humides qui sont passés dans le flux d’air. La conséquence de tous ces systèmes est la même : une diminution de la température sèche et une augmentation de l’humidité absolue et relative.

Les processus de refroidissement adiabatique dans la climatisation peuvent être appliqués à l’air soufflé, ce qui est appelé refroidissement adiabatique direct, ou appliqués aux systèmes à double flux avec récupération de chaleur, en refroidissant l’air évacué avant qu’il ne traverse l’échangeur de chaleur, auquel cas il s’agit d’un refroidissement adiabatique indirect.

Dans les deux cas, l’opération se déroule généralement comme suit :

  • L’air sec qui traverse le climatiseur passe par la section d’humidification dans laquelle de l’eau est ajoutée au moyen de lances à vapeur ou de panneaux humides.
  • L’augmentation du taux d’humidité au-dessus du niveau de saturation de l’air, associée à la circulation d’air sec, provoque l’évaporation directe des micro-gouttelettes d’eau liquide.
  • L’énergie pour produire cette évaporation est obtenue à partir du flux d’air qui, par conséquent, produit un refroidissement de l’air et une augmentation de l’humidité, comme mentionné ci-dessus.
  • La consommation d’énergie de ces systèmes est donc très faible, car seuls les ventilateurs utilisés pour le transfert de l’air et les petites pompes nécessaires à la recirculation de l’eau de refroidissement sont consommés. Dans les systèmes de climatisation classiques, en revanche, le refroidissement repose sur l’utilisation de machines frigorifiques équipées de compresseurs frigorifiques qui consomment beaucoup d’énergie électrique.

Le processus de refroidissement adiabatique, qui ne consomme pratiquement aucune énergie, permet d’obtenir un refroidissement de l’air compris entre 2°C et 10°C. Cependant, le refroidissement produit par un système adiabatique dépend des conditions hygrométriques de l’air et de la température de l’eau.

Ce qu’il faut prendre en compte dans le refroidissement adiabatique

Le paramètre le plus limitatif est l’humidité relative de l’air à refroidir. Plus l‘humidité relative de l’air d’entrée est élevée, plus le potentiel de refroidissement du système est faible. Pour cette raison, le fonctionnement idéal de ce type de système de climatisation se situe dans les zones sèches à température élevée, généralement plus éloignées de la côte.

Après le processus d’ajout d’humidité, l’air résultant a une humidité relative élevée, ce qui signifie que le système n’est pas recommandé pour les installations où il est nécessaire de garantir un certain niveau d’humidité. C’est le cas dans les musées, les bibliothèques, où les éléments et les objets à l’intérieur du bâtiment ont tendance à capter beaucoup d’humidité (par exemple les livres).

Les processus de refroidissement adiabatique indirect sont souvent intégrés dans les centrales de traitement de l’air (CTA). Dans ces unités, un générateur d’eau pulvérisée ou de vapeur est intégré à l’air évacué avant son passage dans l’échangeur de chaleur, qui est constitué de plaques d’aluminium. La réduction de la température de l’air obtenue se traduit par une augmentation de l’efficacité du récupérateur et de la puissance thermique récupérée.

Ces arroseurs injectent uniquement l’eau nécessaire au refroidissement de l’air d’extraction de l’installation avant que cet air ne pénètre dans le récupérateur. Cette conception vise à éviter une accumulation excessive d’eau dans la zone inférieure du récupérateur. L’équipement de refroidissement par évaporation intégré à une CTA permet de récupérer l’énergie à la fois en mode chauffage et en mode refroidissement, ainsi que l’efficacité énergétique du refroidissement impliqué dans le processus.

Catégories : Travaux & Rénovation