Technologies d'humidification

 
Humidificateurs à électrodes immergés
Les humidificateurs à électrodes immergés, en appliquant une tension aux électrodes métalliques immergés dans de l'eau de réseau, la chauffent par effet Joule jusqu'à ébullition en produisant de la vapeur. La quantité de vapeur produite est proportionnelle au courant électrique qui à son tour est proportionnel au niveau de l'eau.
Le courant électrique est mesuré par un transformateur ampermétrique : Un contrôle du niveau de l'eau par le biais de l'électrovanne de remplissage et de la pompe d'évacuation permet de modulé  la production de vapeur.  
La vapeur ne transportant pas de sels minéraux, la concentration saline de l'eau augmente jusqu'à devenir potentiellement corrosive ; l'algorithme du régulateur de nos humidificateurs  maintient la concentration de l'eau à la valeur optimale, en réalisant le meilleur compromis entre économie d'eau et d'énergie et la durée de vie des cylindres .  Le calcaire au fil du temps se dépose et occupe une partie du cylindre qui peut être facilement remplacé ou nettoyé.
 
Par rapport aux humidificateurs à résistances immergées ou à gaz, les humidificateurs à électrodes immergés :
  • ont un prix plus avantageux à l'achat ;
  • fonctionnent avec de l'eau potable (pas complètement déminéralisée ni adoucie) ;
  • ont besoin que le cylindre soit périodiquement remplacé ou nettoyé ;
  • ont une modulation appropriée pour les applications confort ou industrielles sans conditions requises extrêmes.
 
Humidificateurs à résistances électriques
Les humidificateurs à résistances électriques immergées chauffent l'eau jusqu'à ébullition par  transfert de la chaleur de l'élément chaud (résistance électrique) au liquide. Ils peuvent fonctionner avec de l'eau déminéralisée car ils n'utilisent pas la conductibilité électrique de l'eau. 
Par contre les résistances doivent toujours être entièrement immergés dans l'eau pour éviter qu'elles ne se surchauffent, il est important de mesurer en permanence le niveau. Des relais à état solide sont utilisés pour moduler avec précision le débit de vapeur, ces derniers permettent d'appliquer la puissance électrique adaptée.
Les caractéristiques de ces machines les rendent plus complexes que la technologie à électrodes, elles fonctionnent indépendamment des caractéristiques de l'eau, elles permettent une précision plus fine. 
 
La technologie à résistances immergées est de plus en plus utilisée dans les cahiers de charge où : 
  • l'humidité doit être contrôlée avec grande précision (musées, laboratoires, chambres  blanches) ;
  • la qualité de l'eau n'est pas constante ou problématique (par exemple les bateaux) ;
  • il faut au maximum limiter les entretiens périodiques (avec de l'eau déminéralisée).
 
Humidificateurs à vapeur alimentés au gaz
Les humidificateurs alimentés au gaz utilisent un système brûleur/échangeur de chaleur pour produire de la vapeur, en combinant à la fois l'économie du processus de combustion et la simplicité de l'installation d'un appareil autonome.
Les problèmes liés à l'installation et à l'entretien tout à fait identiques aux problèmes des brûleurs domestiques pour la production d'eau chaude qui utilisent la même technologie. 
L'échangeur de chaleur est généralement en acier inoxydable ou en aluminium et est contenu dans une cuve en acier avec un niveau d'eau constant. Dans l'échangeur de chaleur se trouve le brûleur avec tête de combustion en fibre métallique et les détecteurs de flamme. 
La modulation de la flamme, donc la production de vapeur, est effectuée de manière continue en variant la vitesse du ventilateur de l'air de combustion. 
 
L'humidification au gaz est préconisée dans les cas suivant : 
  • les besoins en humidification sont particulièrement élevés
  • le coût du gaz est plus bas que celui de l'énergie électrique et il permet de maîtriser les coûts d'exploitations
  • on est disposé à accepter un investissement initial plus élevé vis-à-vis d'une économie qui continue dans le temps
 
Distributeurs de vapeur de réseau
Les humidificateurs à vapeur directe sont conçus pour recevoir de la vapeur sous pression d'un système centralisé et pour distribuer de la vapeur sèche directement dans la conduite ou l'unité de traitement de l'air.  
 
Avantages :
  • distance d'absorption minimum : la sortie de la vapeur à travers des fissures continues (au lieu de passer à travers des gicleurs comme la plupart des systèmes concurrents) crée une fine couche de vapeur qui jaillit d'une façon homogène des deux côtés du distributeur, en créant une grande superficie de contact avec l'air, ce qui permet d'obtenir la distance d'absorption minimale (généralement la moitié par rapport aux systèmes conventionnels) ;
  • faible perte par condensation : les distributeurs sont revêtus d'un isolant céramique hautement technologique (dérivé d'applications aérospatiales) qui diminue même de 90% les pertes dues à la condensation et le réchauffement de l'air ;
  • aucune émission de gouttes de condensation : les distributeurs de vapeur interceptent et revéhiculent les éventuelles gouttes de condensation vers le centre du tube où celles-ci retournent à évaporer.
 
Humidificateurs adiabatiques pour CTA/gaines et ambiance
Les humidificateurs adiabatiques provoque une évaporation directe de l'eau dans l'air sans besoin d'énergie extérieur donc sans hausse de la température ; la chaleur nécessaire pour la vaporisation est fournie par l'air traité qui, de ce fait, refroidit.
 
Ces systèmes ont pour principe de fonctionnement physique de creer une grande surface d'échange entre l'air et les fines gouttelettes d'eau, sur lesquelles se forme une fine couche de vapeur saturée à une pression partielle égale à la pression de saturation.
Si cette pression est supérieure à la pression partielle de la vapeur se trouvant dans l'air, comme lorsque l'eau a une température supérieure à celle de la rosée de l'air et que l'air n'est pas saturé, il existe un gradient de pression qui favorise l'évaporation progressive du liquide aux dépens de la chaleur sensible de l'eau et de l'air.  
 
Ce principe est utilisé par les humidificateurs à atomisation qui génèrent des gouttelettes avec un diamètre de l'ordre du millionièmes de mètre. Ces gouttelettes très fines favorisent l'évaporation rapide de l'eau. 1kg d'eau divisé en gouttes de 10 micromètres de diamètre a une superficie de 600 m2 ! 
 
Les principaux avantages des humidificateurs à atomisation (adiabatiques) sont :
  • très faible consommation d'électricité : les systèmes à haute pression ont besoin de moins de 4 Watt par kg/h d'eau contre les 750W des humidificateurs à vapeur
  • grande capacité de production : ils peuvent avoir une capacité de quelques kg/h (par exemple humiSonic a une capacité minimum de 0,5kg/h) jusqu'à des milliers de kg/h (humiFog)
  • très peu d'entretien notamment s'ils sont alimentés avec de l'eau déminéralisée
 
Les humidificateurs adiabatiques les plus évolués ont une bonne efficacité d'absorption (le rapport entre l'eau absorbée par l'air et l'eau vaporisée) et il n'y a pas de re-circulation d'eau. Ils évitent aussi la stagnation de l'eau avec des cycles de lavage et de vidange périodiques, en utilisant de l'eau déminéralisée et des matériaux bactériostatiques. L'humiFog, par exemple, est certifié conforme à la VDI6022par l'Institut pour l'Hygiène de l'air de Berlin.  
 
On utilise aussi les humidificateurs adiabatiques pour du rafraîchissement direct ou indirect dans des Centrales de Traitement d'Air ou directement en ambiance. Une baisse sensible de la température avec une très faible consommation d'électricité.
 
Humidificateurs centrifuges
Les humidificateurs centrifuges utilisent un disque rotatif pour pulvériser l'eau et la transformer en millions de fines gouttes qui sont absorbées par l'air de la pièce.  
Ce sont des systèmes d'humidification simples, économiques et faciles à entretenir.
Le fonctionnement de l'humidificateur est contrôlé par une carte électronique intégrée qui gére le fonctionnement de l'appareil, les cycles de lavage du bac au démarrage machine et les  cycles de vidange à a fin de la demande de production, permettant ainsi d'éviter la stagnation de l'eau dans la machine. 
Tous les humidificateurs centrifuges doivent être branchés à un coffret électrique fournit par CAREL pouvant commander un ou deux humidificateurs en parallèle. Ils peuvent fonctionner avec l'eau du robinet ou de l'eau traitée (consulter les spécifications techniques).
 
Humidificateurs à ultrasons
Un transducteur piézoélectrique immergé dans l'eau convertit l'énergie électrique appliquée en vibration mécanique à haute fréquence. L'eau, à cause de sa masse, ne peut suivre cette oscillation mécanique et crée une vague de compression et une autre de dépression, pendant laquelle l'eau passe par les trous en bouillant à basse température et pression en provoquant sur la superficie un brouillard très fin.  
Avantages : 
  • Très faible consommation d'électricité
  • Utilisation d'eau déminéralisée : assure l'élimination des problèmes dus aux bactéries et autres éléments contaminants.
  • Effet double : l'humidification, par effet adiabatique, réalise le refroidissement de l'air avec, par conséquent, la diminution du temps de fonctionnement du compresseur frigorifique.
  • Eau finement nébulisée : particules de quelques microns de diamètre que l'air peut facilement et rapidement absorber.
 
Système à atomisation à air comprimé et eau
Le principe de fonctionnement des humidificateurs adiabatiques à air comprimé et eau consiste en l'utilisation d'air comprimé pour pulvériser l'eau en très fines gouttelettes.  
Celles-ci s'évaporent spontanément dans l'air en l'humidifiant et le refroidissant. En effet, l'évaporation se fait en "absorbant" la chaleur sensible de l'air qui, par conséquent, refroidit. 
Le système est principalement constitué de :
  • le châssis de contrôle pourvu de contrôleur électronique ;
  • les gicleurs atomiseurs spéciaux pouvant être installés dans une CTA/conduite ou directement dans la pièce à humidifier/refroidir ;
  • les collecteurs pour l'installation dans la conduite ;
  • l'assainissement de la lampe UV et des filtres de protection.