Psychrométrie

Psychrométrie est la thermodynamique de l’air humide — la branche de la physique et de l’ingénierie qui calcule et visualise les grandeurs d’état d’un mélange d’air sec et de vapeur d’eau.

Grandeurs psychrométriques principales

Grandeur	Symbole	Unité
Température sèche	$t$	°C
Température humide	$t_{wb}$	°C
Température de point de rosée	$t_d$	°C
Humidité relative	φ	%
Teneur en eau	$x$ ($W$)	g/kg d’air sec
Enthalpie	$h$	kJ/kg d’air sec
Masse volumique de l’air humide	ρ	kg/m³
Pression barométrique	$p$	Pa

Fondement physique

L’air humide est modélisé comme un mélange idéal de gaz parfaits (loi de Dalton des pressions partielles) :

$$p = p_a + p_w$$

où $p_a$ est la pression partielle de l’air sec et $p_w$ celle de la vapeur d’eau.

La pression de vapeur saturante $p_{ws}(t)$ se calcule selon les équations de Hyland-Wexler (ASHRAE) — des équations semi-empiriques donnant une dépendance en température très précise sur la plage −100 °C à +200 °C.

Le diagramme de Mollier comme outil de la psychrométrie

Historiquement, le diagramme h–x (nommé d’après Richard Mollier, 1923) était un outil papier pour résoudre graphiquement les problèmes psychrométriques. Dans la convention de Mollier, l’axe de la teneur en eau est horizontal et l’axe de l’enthalpie oblique (sur le diagramme psychrométrique ASHRAE/Carrier, les deux sont transposés). Aujourd’hui, il est supplanté par des logiciels — comme PsychroView — qui allient calcul numérique précis et diagramme interactif.

Normes de référence

• ASHRAE Handbook — Fundamentals (2021), Chapter 1 — Psychrometrics (SI et I-P) — la référence internationale principale
• NF EN 16798-1 — Performance énergétique des bâtiments ; paramètres d’entrée de l’environnement intérieur
• ISO 7730 — Ergonomie des ambiances thermiques (indice PMV/PPD)
• NF EN ISO 52016-1 — Performance énergétique des bâtiments — calcul des besoins d’énergie pour le chauffage et le refroidissement

Emploi en ingénierie

La psychrométrie est le fondement de :

• la conception des centrales de traitement d’air (débits d’air, puissances des batteries et humidificateurs)
• le calcul de la condensation et du point de rosée dans le bâti
• l’évaluation du confort thermique (PMV, PPD)
• le calcul du bilan énergétique des bâtiments
• le dimensionnement des séchoirs industriels, chambres et procédés