Diagramme de l'air humide (psychrométrique)
ASHRAE · NF EN 16798-1Évolutions de traitement d'air
Enchaînez jusqu'à 6 étapes — chacune part du point précédent et se trace sur le diagramme.
Ajoutez une évolution : un chauffage montre l'assèchement de l'air d'hiver, une batterie froide chiffre les condensats, l'adiabatique le rafraîchissement évaporatif.
Air au point A
Zone de confort20,0 °C·50 % HR
Point de rosée
9,3 °C
Enthalpie
38,6 kJ/kg
Humidité abs.
7,26 g/kg
T° humide
13,8 °C
Résultats détaillés
Air au point A — 20,0 °C · 50 % HR
Point de rosée
Condensation sur toute paroi plus froide que cette température
Enthalpie
Par kg d'air sec — référence 0 °C
Humidité absolue
Pression de vapeur : 1 169 Pa
Température humide
Limite du refroidissement adiabatique (saturation)
| Point | T (°C) | HR (%) | w (g/kg) | T rosée (°C) | T humide (°C) | h (kJ/kg) | v (m³/kg) | ρ (kg/m³) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 20,0 | 50 | 7,26 | 9,3 | 13,8 | 38,6 | 0,840 | 1,199 |
Température de l'air : 20 °C
plage recommandée 20 à 26 °C · NF EN 16798-1 cat. II
Humidité relative : 50 %
plage recommandée 30 à 70 % · NF EN 16798-1 annexe B
Humidité absolue : 7,3 g/kg
7,3 / 12 g/kg · NF EN 16798-1 (déshumidification)
Zone indicative pour une ambiance intérieure de bâtiment résidentiel ou tertiaire (catégorie II) : elle ne s'applique pas à un point d'air extérieur ou de soufflage intermédiaire.
Point de rosée, enthalpie, humidité absolue et température humide, avec traçage des évolutions de l'air humide — chauffage, humidification, refroidissement adiabatique, batterie froide — selon le Handbook ASHRAE et la NF EN 16798-1. Gratuit et sans inscription.
Mis à jour le
Carrier, Mollier, psychrométrique : trois noms, un seul diagramme
L'air que nous chauffons, refroidissons et ventilons n'est jamais sec : c'est un mélange d'air et de vapeur d'eau, dont le comportement gouverne le confort, la consommation d'énergie et les pathologies du bâtiment. Le diagramme de l'air humide — abrégé DAH, appelé aussi diagramme psychrométrique ou diagramme de Carrier — représente tous les états possibles de ce mélange : la température sèche en abscisse, la teneur en eau en ordonnée, et les courbes d'humidité relative de 10 à 100 %. Un état d'air est un point ; un traitement d'air est un déplacement.
Les trois appellations désignent le même contenu. Willis Carrier et Richard Mollier en ont proposé chacun une version au début du XXe siècle : le tracé de Carrier, à axes perpendiculaires, s'est imposé en France, au Royaume-Uni et en Amérique du Nord ; celui de Mollier, à axes échangés et enthalpie inclinée, reste la référence en Allemagne et en Scandinavie. Les valeurs lues sont identiques — seule l'orientation du dessin change. Cet outil trace un diagramme de Carrier.
C'est l'outil quotidien du frigoriste, du technicien CVC et du bureau d'études pour dimensionner une CTA (centrale de traitement d'air), régler une VMC double flux, comprendre pourquoi une pompe à chaleur givre, ou vérifier qu'une paroi ne condensera pas. Toutes les grandeurs sont calculées selon les formules du ASHRAE Handbook — Fundamentals (formulation Hyland-Wexler), avec la zone de confort de la NF EN 16798-1 en repère.
Les grandeurs de l'air humide
Chaque grandeur porte plusieurs noms selon les ouvrages et les pays. La colonne « autres appellations » rassemble celles que vous rencontrerez sur un abaque papier, une fiche technique ou un afficheur de régulation.
| Grandeur | Symbole | Unité | Autres appellations | Ce qu'elle raconte |
|---|---|---|---|---|
| Température sèche | t, θ | °C | Bulbe sec, thermomètre sec | Celle du thermomètre ordinaire ; c'est l'abscisse du diagramme. |
| Humidité relative | HR, φ | % | Degré hygrométrique, hygrométrie | Taux de remplissage en vapeur d'eau par rapport au maximum possible à cette température. |
| Humidité absolue | w, x, r | g/kg as | Teneur en eau, humidité spécifique | Masse d'eau réellement transportée par kilogramme d'air sec, invariante au chauffage et au refroidissement sensible. |
| Point de rosée | tr, θr | °C | Température de rosée, point de condensation | Température de paroi en dessous de laquelle l'air condense : le seuil des buées et des moisissures. |
| Température humide | th, θh | °C | Bulbe humide, thermomètre mouillé | Limite basse atteignable par évaporation d'eau : la cible du refroidissement adiabatique. |
| Pression de vapeur | pv | Pa | Pression partielle de vapeur, tension de vapeur | Part de la pression atmosphérique due à la vapeur d'eau ; rapportée à sa valeur saturante, elle donne l'humidité relative. |
| Enthalpie | h | kJ/kg as | Chaleur totale | Contenu énergétique total (chaleur sensible + chaleur latente), base du calcul des puissances de batteries. |
| Volume spécifique | v | m³/kg as | Volume massique ; son inverse est la masse volumique ρ | Convertit les débits volumiques (m³/h) des ventilateurs en débits masse, seuls conservés dans une CTA. |
Les formules de l'air humide
Le diagramme n'est que la représentation graphique de cinq relations. Les voici, telles que l'outil les applique.
Pression de vapeur saturante
p_ws : pression de vapeur saturante (Pa) · T : température absolue (K) = t + 273,15 · C₁…C₇ : coefficients de Hyland-Wexler, différents au-dessus et en dessous de 0 °C
Humidité relative et pression partielle
HR : humidité relative (%) · p_v : pression partielle de vapeur d'eau (Pa) · p_ws : pression de vapeur saturante à la température de l'air (Pa)
Humidité absolue (teneur en eau)
w : humidité absolue (kg d'eau par kg d'air sec) · p : pression atmosphérique (Pa) · 0,621945 : rapport des masses molaires eau/air sec — ASHRAE éq. 20
Enthalpie de l'air humide
h : enthalpie (kJ par kg d'air sec) · t : température sèche (°C) · w : humidité absolue (kg/kg) · 2 501 : chaleur latente de vaporisation de l'eau à 0 °C (kJ/kg) — ASHRAE éq. 30
Puissance d'une batterie
P : puissance thermique (kW) · qᵥ : débit d'air (m³/h) mesuré à l'entrée · v : volume spécifique à l'entrée (m³/kg air sec) · Δh : écart d'enthalpie entre l'entrée et la sortie (kJ/kg air sec)
Le point de rosée n'a pas de formule directe : c'est la température dont la pression de vapeur saturante égale la pression partielle de vapeur de l'air. L'outil inverse la relation de Hyland-Wexler pour la trouver, ce qui évite l'erreur des formules approchées de type Magnus au-delà de 40 °C.
Tableau de l'air saturé (100 % HR)
La courbe de saturation est la frontière du diagramme : au-delà, l'eau ne tient plus en vapeur et forme du brouillard ou de la condensation. Ce tableau en donne les valeurs à la pression normale de 1 013,25 hPa. Retenez l'ordre de grandeur : la capacité de l'air à porter de l'eau double presque tous les 10 °C — 14,7 g/kg à 20 °C contre 27,2 g/kg à 30 °C.
| Température sèche | Pression de vapeur saturante | Humidité absolue à saturation | Enthalpie |
|---|---|---|---|
| -10 °C(sur glace) | 260 Pa | 1,60 g/kg | -6,1 kJ/kg |
| -5 °C(sur glace) | 402 Pa | 2,48 g/kg | 1,1 kJ/kg |
| 0 °C | 611 Pa | 3,77 g/kg | 9,4 kJ/kg |
| 5 °C | 872 Pa | 5,40 g/kg | 18,6 kJ/kg |
| 10 °C | 1228 Pa | 7,63 g/kg | 29,3 kJ/kg |
| 15 °C | 1705 Pa | 10,65 g/kg | 42,0 kJ/kg |
| 20 °C | 2339 Pa | 14,70 g/kg | 57,4 kJ/kg |
| 25 °C | 3169 Pa | 20,08 g/kg | 76,3 kJ/kg |
| 30 °C | 4246 Pa | 27,20 g/kg | 99,7 kJ/kg |
| 35 °C | 5628 Pa | 36,58 g/kg | 129,1 kJ/kg |
| 40 °C | 7383 Pa | 48,88 g/kg | 166,1 kJ/kg |
Sous 0 °C, l'équilibre s'établit sur la glace et non sur l'eau : la pression de vapeur saturante y est plus basse, et la température lue devient un point de givre. C'est la convention du Handbook ASHRAE, et c'est celle qui décrit le givrage d'un évaporateur ou d'une unité extérieure de pompe à chaleur.
Tableau du point de rosée
Le tableau le plus utile sur un chantier : il croise la température de l'air et son humidité relative pour donner la température de paroi en dessous de laquelle la condensation apparaît. Toute surface plus froide que la valeur lue se couvre d'eau.
| Air à… | 30 % HR | 40 % HR | 50 % HR | 60 % HR | 70 % HR | 80 % HR | 90 % HR |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -10 °C | -22,9 | -19,9 | -17,6 | -15,6 | -14,0 | -12,5 | -11,2 |
| -5 °C | -18,4 | -15,3 | -12,9 | -10,8 | -9,1 | -7,6 | -6,2 |
| 0 °C | -13,9 | -10,7 | -8,2 | -6,1 | -4,3 | -2,7 | -1,3 |
| 5 °C | -9,9 | -6,6 | -4,0 | -1,9 | 0,0 | 1,8 | 3,5 |
| 10 °C | -6,0 | -2,6 | 0,1 | 2,6 | 4,8 | 6,7 | 8,4 |
| 15 °C | -2,1 | 1,5 | 4,7 | 7,3 | 9,6 | 11,6 | 13,4 |
| 20 °C | 1,9 | 6,0 | 9,3 | 12,0 | 14,4 | 16,4 | 18,3 |
| 25 °C | 6,2 | 10,5 | 13,9 | 16,7 | 19,1 | 21,3 | 23,2 |
| 30 °C | 10,5 | 14,9 | 18,4 | 21,4 | 23,9 | 26,2 | 28,2 |
| 35 °C | 14,8 | 19,4 | 23,0 | 26,1 | 28,7 | 31,0 | 33,1 |
| 40 °C | 19,1 | 23,8 | 27,6 | 30,7 | 33,5 | 35,9 | 38,0 |
Toutes les valeurs sont en °C, à la pression normale. Exemple de lecture : une ambiance à 20 °C et 60 % HR a un point de rosée de 12,0 °C — un vitrage simple ou un pont thermique descendant sous cette température condensera. Le tableau est calculé par le moteur de l'outil, pas recopié : saisissez vos valeurs exactes ci-dessus pour un point précis.
Les quatre évolutions élémentaires du traitement d'air
Chauffage sensible
Déplacement horizontal vers la droite : la teneur en eau ne change pas, l'humidité relative s'effondre. C'est le phénomène de l'air sec d'hiver — 5 °C / 80 % HR réchauffé à 20 °C ne fait plus que 30 % HR. Le point de rosée, lui, reste identique.
Refroidissement et déshumidification
Horizontal vers la gauche jusqu'au point de rosée, puis le point glisse le long de la courbe de saturation : la vapeur condense sur la batterie froide. C'est ainsi qu'une climatisation déshumidifie, et que l'outil chiffre les condensats en kg/h.
Humidification adiabatique
L'eau pulvérisée s'évapore en prélevant sa chaleur sur l'air : la température chute, l'humidité monte, l'enthalpie reste quasi constante. Utilisée en rafraîchissement évaporatif et en free-cooling ; la limite est la température humide.
Humidification vapeur
La vapeur injectée apporte l'eau « déjà évaporée » : la teneur en eau monte verticalement, à température quasi constante. Solution de référence en tertiaire et en santé pour tenir 40 à 60 % HR en plein hiver sans refroidir l'air.
Exemple résolu : la batterie froide d'une CTA de 5 000 m³/h
Une centrale traite 5 000 m³/h d'air neuf pris à 28 °C et 60 % HR (conditions d'été courantes en France) et doit le souffler à 12 °C. Voici ce que donne la lecture du diagramme, pas à pas.
- Point d'entrée. À 28 °C / 60 % HR, l'air porte 14,2 g d'eau par kilogramme d'air sec, pour une enthalpie de 64,5 kJ/kg. Son point de rosée est de 19,5 °C.
- Où commence la condensation. La batterie descend l'air à 12 °C, donc bien sous 19,5 °C : la déshumidification est inévitable. Entre 28 et 19,5 °C, l'évolution est horizontale ; en dessous, elle suit la courbe de saturation.
- Point de sortie. L'air ressort saturé à 12 °C, soit 8,7 g/kg. Il a donc perdu 5,5 g d'eau par kilogramme d'air sec.
- Puissance frigorifique. L'écart d'enthalpie atteint 30,4 kJ/kg. Avec un volume spécifique de 0,873 m³/kg à l'entrée, le débit masse vaut 1,59 kg/s d'air sec, d'où une puissance de 48,5 kW.
- Ce que la température seule ne dit pas. Le refroidissement sensible ne pèse que 16,1 kJ/kg : 47 % de la puissance sert à condenser l'eau, pas à refroidir. Dimensionner une batterie sur le seul écart de température revient donc à la sous-dimensionner de près de moitié.
- Condensats. 31,6 kg d'eau par heure partent au siphon — un débit qu'il faut évacuer et qui explique la taille des bacs de récupération.
Ce calcul est celui que l'outil effectue quand vous renseignez un débit d'air : il affiche la puissance de chaque batterie et l'eau apportée ou condensée à chaque étape.
Mesurer l'air humide sur site
Deux grandeurs suffisent pour placer un point sur le diagramme, et l'instrument détermine lesquelles. L'hygromètre (le thermo-hygromètre de poche, ou la sonde intégrée à une régulation) donne directement la température sèche et l'humidité relative : c'est le couple le plus courant, et le mode de saisie par défaut de cet outil.
Le psychromètre, lui, porte deux thermomètres : l'un nu, l'autre entouré d'une mèche humide et ventilée. Le premier lit la température de bulbe sec, le second la température de bulbe humide, abaissée par l'évaporation. L'écart entre les deux, appelé dépression psychrométrique, mesure la sécheresse de l'air : nul en air saturé, il atteint une dizaine de degrés en air très sec. Basculez le mode de saisie sur « température humide » pour exploiter directement cette lecture.
Sur un chantier, la mesure qui compte souvent le plus n'est aucune des deux : c'est la température de surface des parois, relevée au thermomètre infrarouge. Comparée au point de rosée de l'ambiance, elle dit immédiatement si un mur va condenser — et le tableau ci-dessus suffit à trancher sans calcul.
Pourquoi c'est décisif en rénovation : PAC, VMC et condensation
Avec le développement des pompes à chaleur porté par MaPrimeRénov' et la fin des chaudières gaz dans le neuf, des millions de logements changent à la fois de générateur et de comportement hygrothermique. Or la psychrométrie est partout dans ces projets : le givrage de l'unité extérieure d'une PAC air/eau se produit précisément quand la température de sa batterie passe sous le point de rosée de l'air extérieur, puis sous 0 °C. Les cycles de dégivrage qui pénalisent le COP se lisent directement sur le diagramme.
Côté enveloppe, isoler et remplacer les menuiseries sans repenser la ventilation fait monter l'humidité absolue intérieure : le point de rosée de l'ambiance monte, et chaque pont thermique devient un mur à moisissures. Une lecture du diagramme (point d'ambiance, point de rosée, température de surface des parois) suffit à objectiver le risque et à dimensionner la réponse : débit de VMC, déshumidification, ou correction du pont thermique. Et en été, le rafraîchissement adiabatique tracé ici montre ce qu'un simple média humide peut gagner sans compresseur.
Pour aller au bout du dimensionnement : notre outil Dimensionnement PAC air/eau (puissance, bivalence, SCOP par zone climatique), le calcul de déperditions EN 12831 et l'analyse de condensation dans les parois (méthode de Glaser).
Comment ce calcul est vérifié
Le moteur de cet outil est couvert par une suite de 49 tests automatisés construite sur des références externes, et non sur ses propres sorties.
- La courbe de saturation est calée sur les valeurs de référence de l'eau. C'est elle qui porte tout le diagramme : toutes les autres grandeurs en découlent. L'outil retrouve la pression de vapeur au point triple de l'eau, 611,657 Pa, et à 100 °C, 101 419 Pa — les deux repères internationaux, sans écart mesurable.
- Recoupement avec une corrélation publiée indépendante. Les formules de Magnus-Tetens, réécrites indépendamment du moteur, donnent la même pression de vapeur saturante à 0,29 % près entre 0 et 60 °C. Sous 0 °C, où l'équilibre se fait sur la glace, l'accord est de 0,036 %. Les points de rosée concordent à 0,05 °C près.
- Les deux tableaux publiés sur cette page sortent du moteur. Le tableau de l'air saturé et celui du point de rosée ne sont pas recopiés : ils sont calculés par le même code que l'outil. Ce que la page affiche ne peut pas diverger de ce que le calculateur retourne.
- Les quatre façons de saisir l'humidité décrivent bien le même air. Humidité relative, teneur en eau, point de rosée et température humide : partir de l'une, revenir par une autre, et l'outil retrouve le même point. Les traitements d'air vérifient leur bilan : le chauffage conserve la teneur en eau, l'humidification adiabatique conserve son bilan d'énergie, la batterie froide sort bien à saturation.
- Saisies dégradées. Champ vide, texte à la place d'un nombre, température hors du domaine −40 à +60 °C, ou point de rosée annoncé au-dessus de la température sèche : l'outil refuse et l'explique. Aucun
NaN, aucun zéro qui passerait pour un résultat.
Références
- ASHRAE Handbook — Fundamentals (édition 2025), chapitre 1 « Psychrometrics ». Source de toutes les équations employées : pression atmosphérique selon l'altitude, humidité absolue, enthalpie, volume spécifique et température humide.
- Hyland, R. W. & Wexler, A. (1983), « Formulations for the Thermodynamic Properties of the Saturated Phases of H₂O from 173.15 K to 473.15 K », ASHRAE Transactions 89(2A). Formulation de la pression de vapeur saturante, sur eau et sur glace, reprise par le Handbook.
- NF EN 16798-1 (mai 2019) — Performance énergétique des bâtiments, ventilation des bâtiments, partie 1 : données d'entrée d'ambiance intérieure. Remplace la NF EN 15251 de 2007. Source de la zone de confort tracée sur le diagramme (catégorie II).
- ISO 2533 — Atmosphère type. Source de la loi de variation de la pression atmosphérique avec l'altitude, appliquée jusqu'à 3 000 m.
- Sonntag, D. (1990), « Important New Values of the Physical Constants of 1986, Vapour Pressure Formulations Based on the ITS-90 », Zeitschrift für Meteorologie 70(5). Coefficients de Magnus-Tetens utilisés comme contrôle indépendant.
- Énergie Plus — Grandeurs hygrométriques, Architecture et Climat, UCLouvain. Définitions et notations des grandeurs de l'air humide en usage dans le génie climatique francophone.
- Un flux d'air, jusqu'à six états successifs. L'outil enchaîne les traitements subis par un même flux. Le mélange de deux airs — reprise et air neuf à l'entrée d'une CTA — n'est pas tracé : calculez le point de mélange au prorata des débits masse, puis saisissez-le comme point de départ.
- Batterie froide idéale. Le refroidissement sous le point de rosée fait sortir l'air saturé à la température visée. Une batterie réelle en laisse contourner une fraction, caractérisée par son facteur de bypass : c'est une donnée constructeur, pas un résultat déduit d'une géométrie. À bypass non nul, la sortie réelle est un peu plus chaude et un peu moins déshumidifiée.
- Domaine : −40 à +60 °C, de −500 à 3 000 m d'altitude. La pression atmosphérique suit l'atmosphère type ISO 2533. Pour une pression imposée par un procédé (caisson en surpression, altitude hors domaine), le calcul sort de son cadre.
- Sous 0 °C, la valeur affichée est un point de givre. L'équilibre est calculé sur la glace, conformément au Handbook ASHRAE : c'est la température de formation du givre, et non celle d'une rosée en eau surfondue. C'est la grandeur pertinente pour un évaporateur ou une unité extérieure de pompe à chaleur.
Questions fréquentes
Pour aller plus loin