Humidification et déshumidification

La climatisation des bâtiments ne se limite pas au contrôle de la température intérieure. L'humidité relative (HR) peut aussi être prise en compte pour assurer le confort des occupants. Ainsi l’humidification permet d’éviter un air trop sec en hiver, et la déshumidification, un air trop humide en été, ainsi qu’un risque de condensation sur des émetteurs de froid. Néanmoins ces opérations étant très énergivores il vaut mieux s’en passer et/ou opter pour des mesures passives. Cette page ne traite pas des équipements mobiles d’humidification et de déshumidification.

Pourquoi humidifier? Pourquoi déshumidifier?

En hiver, les occupants des bâtiments peuvent ressentir un inconfort dû à un air trop sec (chauffage d’un air extérieur contenant peu d’eau) ce qui peut les pousser à chercher des moyens d’humidifier cet air.

Les raisons pour déshumidifier sont quant à elles, abordées dans le dossier | Eviter les polluants intérieurs > Limiter l'humidité intérieure

En règle générale on considère que l’humidité relative de l’air doit être comprise entre 40 et 60% pour assurer un confort optimal des occupants.

Quelles sont les mesures passives pour contrôler l’humidité ?

Pour rester dans des taux d’humidité relative confortables, les mesures passives suivantes peuvent être mises en place :

  • matériaux ayant une bonne inertie hydrique ;
  • renouvellement d’air:
    • éviter un renouvellement d’air trop important en hiver, qui conduit souvent à un air trop sec ;
    • favoriser un renouvellement d’air plus important en été, qui conduit à éliminer l'humidité (ouverture des fenêtres par exemple) ;
  • placer un récupérateur à roue hygroscopique dans un système double flux pour récupérer l’humidité (et la chaleur) de l'air extrait.

Si le projet ne peut pas se passer d’un système d'humidification et ou de déshumidification, privilégier alors un traitement local exclusivement dans les endroits où cela est nécessaire. Ceci permet, d'une part de limiter l'ampleur de l'installation et d'autre part de réguler l'humidification précisément en fonction de l'ambiance.

Quels sont les différents types d’humidificateurs?

Type

Schéma

Description

Avantages

Inconvénients

Évaporation

© Bruxelles Environnement

Humidification adiabatique

  • faible consommation d'énergie ;
  • adapté à une large gamme de débits d'air.
  • risque plus important de formation de bactéries ;
  • dépots de sels dans le   bac ;
  • entretien approfondi et fréquent requis.

Vapeur

© Bruxelles Environnement

Vapeur produite par :

  • électricité (<5000 m³/h)

ou

  • gaz naturel (> 10000 m³/h).
  • faible investissement ;
  • peu ou pas de formation bactérienne ;
  • hautes températures ;
  • système silencieux.
  • coût maintenance chaudière à vapeur ;
  • coûts énergie électrique élevée ;
  • entartrage des électrodes.

Haute pression

© Bruxelles Environnement

Humidification adiabatique. Eau pulvérisée à 80 bars.

  • uniquement pour des débits  importants (> 10000 m³/h).
  • stagnation de l’eau au fond du bac;
  • entretien régulier ;
  • encombrement important.

Air comprimé

© Bruxelles Environnement

L’air comprimé entraîne l’eau par dépression.

  • uniquement pour des débits  importants (> 10000 m³/h).
  • coût d’exploitation élevé ;
  • encombrement important.

 

Ultrasonique

© Bruxelles Environnement

Création d’un brouillard au-dessus d'une couche d'eau par vibrations à haute fréquence.

  • système compact ;
  • facile à entretenir ;
  • faible consommation d'énergie.
  • ne convient pas aux débits élevés (< 2000 m³/h)

Quels sont les points d'attention à prendre en compte lors du choix de l’humidificateur ?

Consommation d'eau

L’humidificateur utilise une quantité d’eau non négligeable. Pour limiter la consommation en eau potable le projet peut avoir recours, lorsque la destination du bâtiment le permet, à la récupération d’eau de pluie et sa potabilisation via des traitements spécifiques. De plus, l’eau de pluie est naturellement adoucie, ce qui évite des traitements supplémentaires.

Plus d’informations dans le dossier | Récupérer l’eau de pluie

Traitement de l’eau

Pour les systèmes avec recyclage d’eau, de l’eau est rajoutée régulièrement dans le réservoir collecteur pour diluer les restes de sels minéraux issus de l’évaporation de l’eau. Souvent, le débit de cette eau d’appoint est trop élevé et l’excédent d’eau est évacué vers le drain. L’adoucissement de l’eau permet de limiter ces sels et ainsi cette perte d’eau. De plus, pour les systèmes employant des pulvérisateurs, il est aussi conseillé d’adoucir l’eau.

*** Plus d’informations dans le dispositif | Adoucisseur ***

Légionellose

Les bactéries responsables de la légionellose se développent en eau stagnante et dans des conditions de température particulières. Pour éviter tout risque, il est conseillé de :

  • désinfecter les agrégats présents dans les collecteurs et/ou traiter les eaux par des lampes à ultraviolets ;
  • faire attention aux périodes d’arrêts de l’installation (favorables à la prolifération des germes) ;
  • faciliter l'accès à l'humidificateur pour permettre un entretien régulier ;
  • préférer les systèmes dont le bac de rétention est le plus petit possible, sans recoin et avec un fond incliné.

Plus d’informations sur la légionellose et les mesures à mettre en œuvre pour l’éviter dans le dispositif | Légionellose

Consommation d'énergie

Les systèmes d’humidificateur à vapeur ont une consommation énergétique importante pour permettre le passage de l’eau de l’état liquide à l’état vapeur. Les mesures suivantes permettent d’éviter une surconsommation :

  • installer une sonde d'humidité (hygrostat) dans la pièce à humidifier au lieu de la placer dans l'air d'extraction ;
  • désactiver le système d’humidification en mi-saison et en été ;
  • régler le point de consigne aussi bas que possible (35 à 40% HR) ;
  • entretenir l’installation.

Eviter le risque de condensation

Dans le cas d’une d’un refroidissement actif des locaux, il faut veiller à ce que le régime de température de l’eau glacée et la consigne d’humidité relative de l’air ne provoque pas de condensation.

Plus d’informations sur le risque de condensation à la page | Eviter le risque de condensation en climatisation.

Exemple pratique

Choisir un humidificateur pour un immeuble de bureaux.

Hypothèses :

  • immeuble de bureaux : 2 000 m², 100 employés ;
  • débit de ventilation : 5 000 m³/h ;
  • humidité relative requise : 50% ;
  • température intérieure requise: 22° C ;
  • conditions extérieures : -10 ° C, 90% HR ;
  • production d'humidité par occupant : 50g/h.

Calcul :

  1. Déterminer la teneur en humidité absolue requise à l'aide du diagramme psychométrique.

    À 22 ° C et 50% HR, l'humidité absolue est de 8,2 g d'eau / kg d'air.

  2. Calculer le débit massique du groupe de ventilation.

    Pour cela il faut prendre en compte la densité de l'air : 1,2 kg / m³.

    5000 m³/h x 1,2 kg/m³ = 6000 kg/h.

  3. Déterminer la production d'humidité par les employés.

    100 personnes x 50 g/h.personne / 6000 kg/h = 0,83 g d'eau / kg d'air.

  4. Calculer le taux d'humidité de l'impulsion.

    8,2 g d'eau / kg d'air - 0,83 g d'eau / kg d'air = 7,37 g d'eau / kg d'air

    L'air pulsé doit donc être légèrement plus sec pour compenser la production d'humidité interne.

  5. Déterminer la teneur en humidité absolue de l'air extérieur.

    Peut être lue sur le diagramme de Mollier et s'élève à 1,5 g d'eau / kg d'air à -10 ° C et à 90% d'HR.

  6. Augmenter la teneur en humidité de l'air extérieur.

    7,37 g d'eau / kg d'air - 1,5 g d'eau / kg d'air = 5,87 g d'eau / kg d'air

  7. L'humidificateur peut être dimensionné en fonction du débit maximum requis:

    5,87 g d'eau / kg d'air x 6000 kg/h = 35,22 kgeau/h

  8. Choix du système.

    Plusieurs types d'humidification sont possibles, cependant sur le plan énergétique, l'humidification adiabatique semble être le meilleur choix pour un bureau de cette taille. Un humidificateur à vapeur à gaz compact est également admissible.

    Diagramme psychométrique de Mollier

    Diagramme psychométrique de Mollier © Bruxelles Environnement

Quels sont les différents types de déshumidificateurs?

Déshumidificateur par condensation

Le principe de déshumidification par condensation consiste à faire passer l’air humide  sur une surface froide dont la température est inférieure à celle du point de rosée.

La vapeur d’eau contenue dans l’air, est alors transformée en eau liquide qui est récupérée dans un bac à condensats. L’air dépourvu d’une partie de son humidité est ensuite réchauffé pour être pulsé dans la pièce.

La déshumidification par condensation peut être réalisée à travers différents équipements techniques (groupe de traitement d’air, ventilo-convecteurs, etc.).

Principe de fonctionnement de la déshumidification par condensation

Déshumidificateur par condensation © Bruxelles Environnement

Etant donné que cette technique nécessite des températures relativement froides pour permettre la condensation, il peut être intéressant en terme énergétique de réaliser le refroidissement de l’air et la déshumidification par deux systèmes indépendants :

  • une technique efficace voir passive pour le refroidissement de l’air (geocooling, refroidissement adiabatique, puits canadien, etc.) travaillant à haute température ;
  • une technique active pour la déshumidification, travaillant à basse température.

Pour permettre des économies d’énergie, les batteries froides et chaudes du déshumidificateur peuvent être respectivement l’évaporateur et le condenseur d’une pompe à chaleur.

Déshumidificateur par adsorption (roue dessicante)

En alternative à la batterie de refroidissement, le déshumidificateur à adsorption, aussi appelé assécheur d’air, contient du silicagel (gel de silice) qui capture l’humidité par le phénomène d’adsorption. Un ventilateur aspire l’air humide de la pièce, qui passe à travers une roue contenant le silicagel, puis l’air est éventuellement réchauffé avant d’être pulsé dans la pièce.

Lorsque le desséchant est saturé, il est régénéré par chauffage et l’eau est évacuée dans un bac de récupération. Le fonctionnement est similaire roue hygroscopique mais la finalité est différente. La roue hygroscopique permet d’humidifier le flux d’air, tandis qu’ici la roue dessicante est utilisée pour déshumidifier l’air. Cela nécessite notamment une zone de régénération (désaturation par réchauffage via une batterie chaude).

Principe de fonctionnement du sécheur par adsorption

Déshumidificateur par adsorption © Bruxelles Environnement

Aspects réglementaires et normatifs

Réglementation travaux PEB

Les consommations liées à l’humidification sont prise en compte dans le calcul du CEP.

Plus d’informations dans : Partie 9 du Vademecum Travaux PEB

Réglementation chauffage et climatisation PEB

Des mesures minimales d’entretien des installations de ventilation avec batterie froide sont imposées en fonction de la puissance de froid.

Normes

Voir la section Réglementations et normes du dossier

Aller plus loin

Mis à jour le 17/05/2022