Introduction

Dimensionnez la puissance frigorifique d'une batterie froide (CTA, rooftops, unités de traitement d'air). Vous pouvez renseigner les paramètres suivants en entrée :

• Température extérieure : La température à l'entrée de la batterie froide (°C)
• Humidité extérieure : L'humidité relative à l'entrée de la batterie froide (%)
• Température de la paroi/ADP : aussi appelée température d'évaporation de la batterie froide, il s'agit de la température moyenne à la surface de la batterie (°C)

Une fois les paramètres saisis, l'outil calcule automatiquement :

• Puissance frigorifique : La chaleur à extraire pour atteindre les conditions de soufflage (kW).
• Enthalpie : L'énergie totale de l'air au point de refroidissement (kJ/kg).
• Humidité relative de soufflage / Point de rosée : Permet d'évaluer les risques de condensation post-traitement.

Explication de la méthode de calcul

Pour déterminer la puissance nécessaire au refroidissement de l'air, vous devez analyser l'énergie contenue dans l'air avant et après le passage dans la batterie froide. Ces calculs utilisent les principes fondamentaux de la thermodynamique de l'air humide. Voici les différentes étapes que le calcul réalise :

Étape 1 : Calculer l'enthalpie de l'air entrant

La première étape consiste à définir l'état énergétique de l'air extérieur avant qu'il ne soit refroidi par la batterie froide.

1. Calcul de la pression de vapeur saturante (P_vs) selon la formule de Magnus qui est utilisée dans la norme NF EN ISO 13788. D'autres formules existent, comme celle de Sonntag, mais on préfère être au plus proche de la norme.
   P_vs = 610.5 × e^{(17.269 × T) / (T + 237.3)}

   où T est la température de l'air extérieur en °C

2. Calcul de la pression de vapeur partielle (P_v) où HR est l'humidité relative (en %) :
   P_v = (HR / 100) × P_vs
3. On en déduit l'humidité absolue (w_ext) de l'air grâce à la formule :
   w_ext = 0.622 ×

   P_vP_ATM - P_v
4. Enfin, on peut calculer l'enthalpie (h_ext) de l'air entrant avec la formule suivante :
   h_ext = (1.005 × T) + w_ext × (2501 + 1.86 × T)

Ainsi, on connait désormais l'énergie totale contenue dans chaque kilogramme d'air qui entre dans votre système.

Étape 2 : Calculer l'enthalpie de l'air sortant

Ensuite, l'outil simule le passage de l'air à travers l'échangeur froid.

1. Calcul du facteur de bypass (BF). Il représente la proportion de l'air qui est non traité :
   BF =

   T_ref - T_paroiT_ext - T_paroi

   où T_ref est la température de l'air en sortie de batterie,T_paroi est la température de la paroi/ADP etT_ext est la température de l'air extérieur.

2. Il détermine l'humidité absolue de l'air à la surface de l'échangeur (w_adp), où l'air est saturé (100% HR).
3. Ensuite on calcule l'humidité absolue de l'air en sortie (w_ref). Cet air est un mélange entre la petite partie d'air qui a "bypassé" et la grande partie qui a été refroidie et déshumidifiée.
   w_ref = w_adp + (w_ext - w_adp) × BF
4. Avec la température de refroidissement et cette nouvelle humidité absolue, on calcule l'enthalpie de l'air en sortie de batterie(h_ref).
   h_ref = (1.005 × T) + w_ref × (2501 + 1.86 × T)

Étape 3 : Calculer la puissance frigorifique

C'est la dernière étape. L'outil utilise la différence d'énergie et le débit d'air pour trouver la puissance.

1. Il calcule la différence d'enthalpie : Δh = h_ext - h_ref
2. Il convertit le débit d'air volumique (en m³/h) en débit massique (en kg/s) en utilisant la masse volumique de l'air.
3. Il multiplie la différence d'enthalpie par le débit massique pour obtenir la puissance frigorifique totale en kilowatts (kW).

Autre calcul : Point de rosée

Le point de rosée est la température à laquelle l'air doit se refroidir pour que la vapeur d'eau qu'il contientcommence à se transformer en eau liquide. Ainsi lorsque l'air est refroidi en dessous de cette température, la condensation se produit.

Pour calculer le point de rosée de l'air nous utilisons la formule de Magnus simplifiée. Il s'agit d'une approximation largement utilisée et suffisamment précise pour la plupart des applications pratiques. Nous en déduisons la formule suivante pour T_d :

Où :

• a = 17.27
• b = 237.7
• α = (a × T) / (b + T) + ln(Humidité relative/100)
• T est la température de l'air en °C