Améliorer énergétiquement un humidificateur existant

D’une manière générale, on vérifiera si l’humidification décentralisée d’une zone limitée dans le bâtiment au moyen d’un petit générateur de vapeur électrique ne pourrait pas suffire. L’humidification n’est-elle pas nécessaire uniquement au niveau du local informatique ou des zones contrôlées ?
Les humidificateurs autonomes à vapeur sont particulièrement souples à ce sujet.
À noter que certains locaux ne nécessitent pas d’humidification : une salle de restaurant, une cafétéria, une salle d’archives, …

Le besoin d’humidification est directement lié au taux de renouvellement d’air puisque c’est l’air neuf qu’il faut humidifier en hiver. Il y a donc lieu de définir précisément les besoins réels en apport d’air neuf.

Évaluer

Comment évaluer la qualité de l’air

Si un local nécessite un taux de renouvellement horaire de 5 sans obligation de contrôler le taux d’humidité, alors que les autres locaux n’ont besoin que d’un taux de 1 mais avec nécessité d’humidifier, il peut être intéressant de concevoir deux installations différentes.

Gérer

Comment réduire les débits d’air.

Plus la consigne d’humidité souhaitée dans les locaux est élevée, plus la consommation liée à l’humidification est importante.

À titre d’exemple, en passant d’une consigne de 20°C 50 % HR à 20°C 60 % HR, le coût de l’humidification augmente de plus de 60% et le coût total du traitement de l’air est augmenté de 6,5 % si l’eau est froide dans l’humidificateur (chaleur de vaporisation prise sur l’air) et de 11 % si l’humidification est réalisée par un humidificateur électrique à vapeur…

Il faut donc limiter le taux d’humidité au minimum assurant le confort, à savoir 40 %. C’est d’ailleurs le taux minimal à respecter selon le RGPT.
Attention, il s’agit bien de la consigne d’humidité ambiante qui est fixée à 40%. Celle-ci peut être mesurée dans l’ambiance ou dans la reprise (si la température de l’air repris est représentative de l’ambiance – ce n’est pas le cas lorsque l’extraction se fait au travers des luminaires). Souvent, on retrouve des consignes d’humidité de l’air pulsé. Il est clair que le réglage de celles-ci doit tenir compte de la production d’humidité interne du local de manière à ne pas dépasser les 40% ambiants.
On sera par ailleurs attentif aux groupes de traitement d’air régulés suivant le principe du point de rosée. En effet, si la régulation ne comprend pas de gestion de l’humidificateur en fonction de l’humidité ambiante (c’est courant), il y aura souvent une humidification excessive. Cela dépendra de la consigne de rosée programmée.

Améliorer

Comment limiter l’humidification de l’air neuf ? Cliquez ici !

La fréquence des purges de déconcentration est un des éléments coûteux d’une installation d’humidification : coûteux en eau, coûteux en énergie s’il s’agit d’un humidificateur à vapeur. En effet, dans ce cas, c’est de l’eau bouillante qui va être rejetée à l’égout…
À défaut de calcul du débit de déconcentration, ou lorsque la dureté de l’eau est variable dans le temps, on aura tendance à augmenter la fréquence des purges…
Il est dès lors utile d’investir dans un humidificateur équipé d’un régulateur de fréquence des purges en fonction de la dureté de l’eau.
Pour chiffrer l’intérêt de ce régulateur, on peut suivre le raisonnement suivant :

• Les pertes de chaleur peuvent être calculées sur base de x litres/h envoyés à l’égout, chaque litre chauffé de 10° à 100° demandant 0,1 kWh.
• Le rendement de l’humidificateur est le rapport entre la chaleur nécessaire à la vaporisation de l’eau et la chaleur totale fournie.
• Sans régulateur, le rendement d’un humidificateur à vapeur est de l’ordre de 85 %.
• Avec un régulateur, le rendement atteint 94 %.

Exemple. Soit une installation de 40 kg/h de vapeur (et donc 40 x 0,75 = 30 kW). en moyenne annuelle, on estime que l’installation fonctionne à 50 % de puissance durant 1 000 heures. La perte de rendement de 9 % entraîne un surcroît de consommation de : 0,09 x 0,50 x 30 x 1 000 = 1 350 kWh/an Sur base d’un prix du kWh à 0,1 €, on obtient : 1 350 x 0,1 = 135 €/an

Si le système de régulation est en mode on-off, il travaillera généralement avec un différentiel de 5 %. Or une consigne est généralement réglée par l’occupant en fonction de sa valeur minimale. Comme tout supplément d’humidité entraîne un supplément de consommation, autant placer un système sensible qui n’entraînera pas de dépassement vers le haut de l’humidité intérieure.
Trois types de régulateurs sont disponibles : régulateur on-off, régulateur proportionnel (P) ou régulateur proportionnel-intégral (PI). Le diagramme ci-dessous (issu d’un constructeur) permet de choisir le type de régulateur et la bande proportionnelle du système en % HR, en fonction :

• De la précision attendue (plus la tolérance est faible, plus on aura tendance à sélectionner un PI avec petite bande proportionnelle).
• De la quantité relative d’humidité absolue à fournir (plus celle-ci est grande, plus on sélectionnera un appareil PI fiable, puisqu’on est proche de la saturation).

Le remplacement d’un régulateur ON-OFF existant par un PI ne s’amortit pas sur la réduction des consommations, mais en cas de renouvellement du matériel, autant réserver le régulateur ON-OFF à un rôle de sécurité limite haute.

L’utilisation des humidificateurs par pulvérisation avec recyclage d’eau était souvent associée à une régulation dite “par point de rosée”. La fiabilité des hygrostats étant autrefois sujette à caution, on prévoyait une régulation sur base de la température en sortie d’humidificateur, température égale au point de rosée du point de soufflage. On parlait de régulation par “point de rosée”.

Cette régulation est tout à fait correcte en hiver, mais pose des problèmes en mi-saison et en été, avec des consommations d’énergie importantes. Il arrive de rencontrer des installations où humidification et batterie froide fonctionnent simultanément…

Quelles solutions ?

• Dans un premier temps, il importe d’abaisser la température de rosée en hiver et de la relever en été. Cela peut s’imaginer manuellement ou automatiquement par la régulation.

• On peut également stopper le fonctionnement de la batterie froide pour des besoins de déshumidification en commandant la batterie froide en fonction des besoins de l’ambiance uniquement.

• On peut limiter le temps de fonctionnement de l’humidificateur en le commandant en tout ou rien sur base d’un hygrostat dans l’ambiance ou placé dans l’extraction. Des légères fluctuations d’humidité et de température se produiront cependant dans le local.
• On peut étudier la possibilité de travailler à débit d’eau variable, notamment à partir d’un humidificateur rotatif …
• Puisque le laveur d’air ne pose pas de problèmes en hiver, il reste la solution d’imposer un arrêt total de l’humidification au-dessus d’un seuil de température extérieure : de 5°C à 8°C, par exemple. Le respect d’une consigne fixe de 50 % HR ne pourra plus être assuré, mais l’occupant ne s’en rendra pas compte, puisque le confort est assuré dès 40 % HR …

Techniques

Pour plus de détails, cliquez sur l’analyse d’une régulation par point de rosée.