Sonde d'humidité

Domaine d’application

Il s’agit d’une sonde permettant de mesurer l’humidité relative ou absolue et, donc, de réguler la ventilation en fonction de l’humidité de l’air.

Elle est particulièrement adaptée dans les locaux humides (sanitaires, cuisines, …) là où l’air est extrait.

Fonctionnement

Les sondes d’humidité utilisées en ventilation et climatisation sont des hygromètres permettant la mesure continue de l’humidité de l’air de la pièce, au contraire des psychomètres qui sont utilisés pour une mesure instantanée.

Il existe plusieurs technologies d’hygromètres électroniques :

à cellule hygroscopique pour la mesure de l’humidité absolue

Le plus connu est l’hygromètre à cellule hygroscopique au chlorure de lithium. Le chlorure de lithium est une solution saline (LiCl). Ses propriétés hygroscopiques lui font absorber constamment de la vapeur d’eau contenue dans l’air.

L’appareil comprend deux électrodes entourant une couche de fibre de verre imbibée de LiCl Le tout est monté sur un capteur de température.

Lorsque les électrodes sont sous tension, le courant circulant au travers du tissu imbibé de LiCl produit de la chaleur qui évapore une partie de l’eau. Par évaporation, la résistance électrique du tissu augmente (la conductivité du tissu diminue), la puissance calorifique diminue, donc aussi la température sur la sonde intérieure. Une température d’équilibre s’établit finalement sur la sonde.

Cette température est utilisée pour mesurer la pression partielle de vapeur d’eau de l’air et de là le niveau d’humidité absolue de l’air.

Cette technique réclame un entretien important, la solution de chlorure de lithium devant être régénérée régulièrement.

à variation de capacité pour la mesure de l’humidité relative

Les hygromètres électroniques à cellule capacitive sont basés sur la modification de la valeur d’un condensateur en fonction de l’humidité. Plus précisément, c’est le diélectrique du condensateur qui est sensible à l’humidité relative de l’air ambiant.

La variation de la capacité (et donc de son impédance) entraîne une variation d’un signal de tension.

L’appareil est fiable et ne demande un étalonnage que tous les 2 ans. La précision est de 3 %. Le temps de réponse est court (de l’ordre de la dizaine de secondes). Et la plage de mesure est large. Que demander de plus ?!

Si, ils ont un petit défaut : être sensible aux polluants chimiques ! On sera dès lors attentif à ne pas les nettoyer avec des solvants organiques (chlore,…).

Leur durée de vie est estimée à une dizaine d’années.

Plage de mesure et fiabilité

Les hygrostats utilisés en climatisation sont des régulateurs tout ou rien, utilisant des hygromètres électroniques à cellule hygroscopique (mesure de ) ou à cellule capacitive (mesure de l’humidité relative). Le différentiel enclenchement – déclenchement est de l’ordre de 3 à 5 % d’humidité relative.

De la précision de la mesure d’humidité dépend la qualité de la régulation et le montant de la facture énergétique, puisque l’influence du taux d’humidité sur la consommation de l’installation est non négligeable ! À ce titre, on privilégiera les sondes à mesure continue par rapport aux sondes à dépassement de seuil (basées sur l’allongement d’un fil synthétique), dont l’hystérésis peut être important (près de 15 %).

Emplacement

Il est préférable de choisir une sonde à placer en conduit aéraulique et de l’installer dans le conduit de reprise d’air. Ainsi, la mesure est plus représentative de l’humidité de l’air moyenne du local et la sonde est moins soumise aux perturbations locales et à l’empoussièrement.

Quelques recommandations pour une mesure de qualité en conduit :

  • Une distance minimale entre l’humidificateur et la sonde, d’une part pour s’assurer que toutes les gouttelettes sont bien évaporées (les gouttelettes ne sont pas prises en considération dans la mesure !), mais d’autre part parce que ces gouttelettes mènent à la destruction de la sonde, tout particulièrement celles au chlorure de lithium. On se renseignera auprès du constructeur.
  • Une distance minimale entre les batteries chaudes ou froides et la sonde : même si, faute de place, il n’est pas toujours facile de respecter la distance théorique, il y a lieu d’éloigner les sondes des batteries pour éviter l’effet de stratification (l’air humide a tendance à s’élever). Distance théorique minimale = 5 à 10 D, où D est . De plus, on placera les sondes à mi-hauteur du conduit aéraulique, et au centre de l’écoulement.
  • Une protection de l’élément sensible, soit par une grille si air propre, soit par un filtre en métal fritté si air avec poussières.
  • Une ouverture dans la gaine, à proximité de la sonde, pour pouvoir faire périodiquement une mesure de contrôle avec un appareil indépendant de l’indication de la sonde de régulation.
  • Une mesure dans la gaine de reprise située, si possible, en aval du ventilateur d’extraction si un risque de stratification de l’humidité est présent.
  • Un câble de raccordement électrique de la sonde suffisamment long pour permettre un entretien aisé.

Dans le cas où la sonde est placée dans le local, on sera attentif à

  • les éloigner des portes et fenêtres (pour éviter l’influence de l’air extérieur),
  • éviter les coins (mauvaise circulation de l’air).

Pour effectuer une mesure correcte, il faut que l’air soit en contact réel avec le capteur : il faut donc garantir un libre écoulement vers l’organe de mesure. Toutes les précautions de placement applicables aux sondes de température sont valables ici (température et humidité sont parfois dans le même boîtier). Elles ne devront pas être situées à proximité des climatiseurs, par exemple.

Output

Les sondes délivrent généralement un signal analogique standard : 0-10 V ou 4 – 20 mA. Elles sont alimentées par une tension continue de l’ordre de 24 V.

Maintenance

Principales mesures d’entretien

  • Dépoussiérage de l’élément sensible au pinceau doux, si l’air est chargé en poussières.
  • Remplacement des filtres en métal fritté.
  • Pas de nettoyage des sondes à capacité par un solvant organique, du type chloré par exemple.
  • Régénération des sondes à chlorure de lithium, par l’utilisateur.
  • Étalonnage des éléments sensibles tous les ans (ou tous les deux ans si la sensibilité à la variation de la consigne est faible). Un tel étalonnage peut être fait facilement grâce à l’existence de cartouches contenant des solutions salines. L’humidité relative au-dessus de la solution est pratiquement indépendante de la température.

Exemple.

Solution de chlorure de sodium (76 % HR), ou de carbonate de potassium (44 % HR).

Il est donc facile de recalibrer l’appareil (consulter le fournisseur pour connaître les solutions salines adéquates, certaines étant agressives pour les éléments sensibles)

Une autre possibilité d’étalonnage consiste à comparer la mesure à celle d’un autre appareil plus précis (de la l’intérêt de prévoir une petite ouverture dans la gaine, à proximité de la sonde).