Contrôle de l’humidité dans les environnements commerciaux et résidentiels

Les mesures précises de l’humidité sont essentielles pour prévenir la dégradation et l’endommagement

des produits couramment utilisés tels que le bois, les métaux, les aliments, les produits pharmaceutiques, les carburants, les produits en papier et les composants électroniques, ainsi que pour préserver la santé et la productivité des employés. Un contrôle précis de l’humidité est important pour de nombreuses raisons et certains problèmes peuvent survenir que les niveaux d’humidité soient faibles ou élevés. Les systèmes CVC d’aujourd’hui utilisent une variété d’équipements et de techniques pour surveiller et contrôler la température et l’humidité, ainsi que la qualité de l’air intérieur et bien plus encore.

L’humidité est la quantité de vapeur d’eau présente dans l’air. Elle peut être mesurée de manière absolue et relative. L’humidité absolue correspond à la masse d’eau présente dans un volume d’air donné et s’exprime généralement en g/m3. La plupart des gens connaissent mieux l’humidité relative, qui est définie comme étant la quantité de vapeur d’eau présente dans l’air par rapport à la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir à une température donnée. Celle-ci s’exprime sous la forme d’un pourcentage simple allant de 0 à 100 %. Un autre terme bien connu, car fréquemment entendu dans les émissions météorologiques, est le point de rosée. Le point de rosée correspond à la température atmosphérique (variant en fonction de la pression et de l’humidité) en dessous de laquelle les gouttelettes d’eau commencent à se condenser pour former de la rosée.

Le taux d’humidité maximale de l’air dépend de la température (et de la pression) de l’air, comme le montre le graphique. L’air peut retenir plus d’humidité à des températures plus élevées, ce qui explique pourquoi les journées d’été dans de nombreux endroits sont « chaudes et collantes » et pourquoi les points de rosée élevés rendent l’air extérieur inconfortable.

La plupart des gens connaissent au moins assez bien les problèmes liés à des niveaux d’humidité intérieure trop élevés. Ces problèmes sont de diverses natures : mauvaise qualité de l’air intérieur, développement de moisissures et de mildiou, plus faible productivité dans les environnements industriels, moins bonne qualité de sommeil dans les environnements résidentiels, augmentation des symptômes d’asthme et d’allergies, déformation des panneaux de bois franc et des meubles, systèmes de CVC sous tension et augmentation des charges (gaz, électricité...), etc.

D’autre part, il existe de nombreux problèmes associés à un air trop sec ou à des taux d’humidité trop bas. Ceux-ci sont généralement moins bien connus et compris. Ces problèmes peuvent avoir des conséquences négatives lors du traitement et de la manipulation de nombreux matériaux dans des usines ou environnements industriels, mais aussi causer des risques de décharges électrostatiques et nuire à la santé et au confort des individus. De nombreux matériaux hygroscopiques tels que le papier, le cuir, les livres, les peintures et les produits en bois ont besoin d’un certain niveau d’humidité dans l’air pour éviter les craquelures et les frisures, la pourriture sèche, les défauts de collage, les déformations et d’autres effets. Les décharges électrostatiques (ESD) affectent tout, des équipements de bureau électroniques aux centres de données, en passant par les installations de fabrication de produits électroniques et toute installation manipulant des matériaux inflammables.

Du côté de la santé, le corps humain est composé d’environ 65 % d’eau. La prévention contre la déshydratation est d’une importance capitale. De nombreux mécanismes humains existent pour maintenir l’équilibre hydrique global dans le corps. La santé et le confort sont considérablement affectés par l’humidité de l’air intérieur. Notre peau, nos yeux et notre système respiratoire ont tous besoin d’une humidité adéquate pour une santé et une fonctionnalité optimales. Des recherches ont montré un lien entre un faible taux d’humidité et une probabilité plus élevée de transmettre la grippe. Certaines études ont même prouvé que des niveaux d’humidité plus élevés réduisaient l’infectiosité du virus de la grippe. Nos défenses corporelles sont plus compétentes à des niveaux d’humidité relative supérieurs à 30 %. Ainsi, à des taux plus élevés, il y a moins de virus de la grippe infectieuse présents dans l’air et la probabilité d’être infecté diminue à des taux d’humidité plus élevés.

Ainsi, du point de vue de la santé ainsi que des facteurs de confort et de la productivité globale générale, il peut être démontré que le contrôle d’une humidité faible et élevée est important pour le bien-être, la santé et le confort. Des plages d’humidité optimales existent non seulement pour les niveaux de confort humain, mais aussi pour la propagation bactérienne, la productivité et bien plus encore. Du point de vue de l’environnement de travail, les études ont conclu à un large éventail d’améliorations de la productivité grâce au bien-être, notamment : 

• Réduction de la fatigue oculaire

• Réduction de la tension vocale

• Réduction de l’impact des allergies et de l’asthme

• Amélioration du rendement des employés

• Acuité mentale

• Amélioration du confort perçu (« humidex »)

Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) ont évolué, passant de systèmes qui ne contrôlaient que la température (chauffage ou refroidissement ou les deux) à des systèmes qui surveillent et contrôlent non seulement la température, mais aussi l’humidité, la qualité de l’air et bien plus encore. En ce qui concerne l’humidité, presque tous les nouveaux systèmes surveillent et affichent les niveaux d’humidité, mais de nombreux systèmes actuels, en particulier dans un environnement industriel, peuvent contrôler le niveau d’humidité relative dans le bâtiment. Les systèmes de refroidissement, de par leur nature, extraient l’humidité de l’air, mais ils ne sont efficaces que lorsque le système nécessite un refroidissement. Afin de toujours fournir le meilleur environnement intérieur et de le faire de manière efficace et efficiente, de nombreux systèmes CVC intègrent désormais des composants spécifiques pour l’humidification et la déshumidification.

Les capteurs d’humidité jouent un rôle essentiel non seulement dans la surveillance de l’humidité à l’intérieur et à l’extérieur, mais aussi en tant que composants clés dans la surveillance et le contrôle des équipements utilisés pour modifier l’humidité. Les capteurs d’humidité ont évolué, passant de simples appareils résistifs à la portée et à la précision limitées à des modèles entièrement numériques capables de mesurer à la fois la température et l’humidité dans une large gamme de conditions avec une grande précision et peu ou pas de dérive.

TE Connectivity a lancé un capteur combiné d’humidité et de température montable en surface à sortie numérique : les HTU31, dans un boîtier de 2,5 x 2,5 x 0,9 mm. Ces capteurs de haute précision calibrés individuellement sont sérialisés pour garantir la traçabilité et fournissent une précision typique de ±2 % pour l’humidité relative et de ±0,2 °C pour la température. Ils sont fournis dans un boîtier DFN compact à 6 broches, offrent un temps de réponse rapide et ont une consommation d’énergie typique de seulement 3,78 μW. Les capteurs sont disponibles dans un format digital I²C avec des adresses configurables, ainsi qu’en version analogique avec une sortie 0,5 - 4,5 V.

TE Connectivity propose des solutions de capteurs pour mesurer et réguler la pression, la température, la position, le niveau et d’autres paramètres importants dans les applications CVC.

TE dispose de l’une des plus grandes gammes de capteurs de pression, notamment :

• Des produits pour montage en surface utilisés pour mesurer la pression barométrique et l’altitude 

• Des capteurs de pression à montage sur carte pour mesurer la pression de l’air et de gaz d’un niveau très faible à moyen

• Des modules prenant en charge une variété de pressions pour les équipements CVC ainsi que les équipements de diagnostic

• Des transducteurs de pression pour réfrigérant et autres pressions dans les refroidisseurs, les pompes à chaleur et autres environnements difficiles

Grâce à l’acquisition récente de Silicon Microstructures Incorporated (SMI), TE propose désormais des capteurs ultra-basse pression pour surveiller les filtres dans les systèmes à air forcé ainsi que pour surveiller / réguler le débit d’air dans les systèmes VAV et zonés. Ces capteurs de pression sont proposés dans un boîtier SOIC à 16 broches adapté au montage en surface. 

TE propose également une large gamme de technologies de détection de température autonomes qui peuvent être utilisées pour surveiller/contrôler la température de l’air dans les environnements industriels et résidentiels, ainsi que des sondes et assemblages de température robustes pour les environnements à forte humidité, comme dans les systèmes de contrôle des pompes à chaleur et une variété d’autres équipements CVC.

Les technologies de la température comprennent les thermistances NTC, les RTD en platine, les thermocouples, les thermopiles et les capteurs de température digitaux. Les boîtiers vont du nouveau TSYS03 entièrement digital dans un boîtier XDFN6 ultra-compact de seulement 1,5 mm carré x 0,38 mm avec une précision de ±0,5 °C entre 0 °C et 60 °C aux assemblages de thermistance NTC surmoulés conçus spécifiquement pour les applications de gel-dégel à haute humidité typiques des environnements CVC.