Théorie de l'Académie de l'humidité 7 - La technologie de l'ampoule humide/ampoule sèche (psychromètre)

La mesure de la température au thermomètre humide et au thermomètre sec est une technique couramment utilisée et largement acceptée pour contrôler l'humidité relative dans les chambres environnementales. La norme ASTM E 337-02 (2007) examine en détail la technique du bulbe humide et du bulbe sec. Selon cette norme, la précision généralement attendue dans le cas d'un dispositif ventilé à bulbe sec et bulbe humide est comprise entre 2 et 5 % rh.

La précision généralement obtenue dans le cas d'un dispositif ventilé à bulbe sec et humide est acceptable dans le cas des chambres environnementales où la stabilité et l'uniformité de la température sont spécifiées à 1 °C près, car une incertitude de 1 °C à 95 % de confiance k=2 sur la température entraîne automatiquement une incertitude de 5 à 6 % rh à 95 % de confiance k=2 à forte humidité. Cependant, certaines chambres dont la précision est spécifiée à 0,3-0,5 °C permettent et exigent un meilleur contrôle de l'humidité.

Avantages et inconvénients de la technique

Bien que la technique de mesure du bulbe humide et du bulbe sec repose sur des bases théoriques solides, le problème est qu'elle n'est simple qu'en apparence, ce qui conduit de nombreux utilisateurs à renoncer à la prudence et à la précision nécessaires pour obtenir des résultats exacts. Nous allons examiner ci-dessous les exigences les plus souvent négligées et d'autres problèmes.

Avantages :

Mesure simple et fondamentale

Prix bas

Bonne stabilité si utilisée correctement et de manière cohérente

Tolère la condensation sans dommage

Inconvénients :

Grande incertitude

Nécessite une formation et des compétences pour l'utilisation et la maintenance

Les résultats doivent être calculés

Nécessite un échantillon d'air important

Le processus ajoute de la vapeur d'eau à l'échantillon

De nombreuses variables augmentent l'incertitude

Non-respect des exigences de base de la technique

Dans la pratique, on a tendance à ne pas respecter certaines des exigences suivantes de la technique du bulbe humide et du bulbe sec :

Coefficient psychrométrique : il est utilisé pour établir le diagramme psychrométrique qui convertit les lectures de température du bulbe humide et du bulbe sec en humidité relative. Ce coefficient doit être déterminé pour chaque modèle spécifique de psychromètre et en particulier pour chaque modèle de bulbe humide.

Pression barométrique : les diagrammes psychrométriques sont généralement valables à la pression barométrique « standard » et nécessitent une correction à d'autres pressions.

Correspondance des thermomètres : les thermomètres à bulbe humide et sec doivent non seulement être précis, mais ils doivent également être appariés afin de minimiser l'erreur sur les relevés de dépression de température (ou différence de température).

Interférences pendant les mesures

Dans une chambre environnementale, des erreurs de mesure peuvent résulter d'un mauvais choix de l'emplacement de montage des thermomètres à bulbe humide et à bulbe sec. C'est le cas lorsque les thermomètres sont installés trop près d'une source d'humidité (alimentation en eau pour le bulbe humide, injecteur de vapeur, etc.). Des erreurs peuvent également se produire lorsque les thermomètres sont trop proches des parois de la chambre.

Mauvaise manipulation et mauvais entretien

Une manipulation correcte et un entretien fréquent sont des exigences majeures de la technique des thermomètres à bulbe humide et sec. Une mauvaise mesure est souvent le résultat des facteurs suivants :

Mèche sale

La mèche ne doit jamais être touchée directement avec les doigts. Une nouvelle mèche doit être imbibée d'eau distillée afin d'éliminer toute contamination. Dans une chambre environnementale, la mèche est ventilée en permanence et a tendance à s'encrasser après un certain temps. Du point de vue de l'entretien, c'est probablement l'aspect le plus préoccupant de la technique du bulbe sec et du bulbe humide.

Mèche mal tirée

La mèche doit recouvrir suffisamment le thermomètre à bulbe humide afin de minimiser les erreurs dues à la conduction thermique le long de la tige du thermomètre. La mèche doit également être en contact étroit avec la surface du thermomètre.

Mèche pas vraiment humide

Une mèche trop vieille ou qui a été laissée à sécher peut ne pas fournir suffisamment d'eau. Une mèche correctement humidifiée doit avoir un aspect vitreux.

Précision typique de la technique

La plupart des problèmes mentionnés ci-dessus ont une influence directe sur la précision de la technique du thermomètre à bulbe humide et sec. Plus précisément, la plupart des erreurs apparaissent dans la mesure de la température du bulbe humide et de la dépression de température.

Si l'on considère uniquement les incertitudes liées à la mesure de la température et au coefficient psychrométrique, la norme ASTM #E 337-02 (2007) indique que la plage d'erreurs pour les dispositifs à bulbe humide et sec ventilés va de 2 à 5 %rh.

Une erreur de 2 %rh correspond à une erreur de 0,1 °C sur la dépression de température et de 0,2 °C sur la température du bulbe sec, tandis qu'une erreur de 5 %rh correspond à une erreur de 0,3 °C sur la dépression de température et de 0,6 °C sur la température du bulbe sec. Le facteur le plus important est la précision de la mesure de la dépression de température.

Compte tenu des nombreuses autres sources d'erreur potentielles, la précision effective des dispositifs à bulbe humide et à bulbe sec installés dans la plupart des chambres environnementales n'est pas supérieure à 3 à 6 %rh. L'erreur tend à être la plus importante à faible humidité et à basse température, où les lectures sont généralement trop élevées.

Limites opérationnelles de la technique du thermomètre à bulbe humide et sec

Outre les limites en matière de précision, la technique du thermomètre à bulbe humide et sec présente d'autres limites qui peuvent être importantes dans le cas des chambres environnementales :

Aucune mesure en dessous du point de congélation.

Ajoute de l'eau à l'environnement (un problème pour les chambres fonctionnant à faible humidité).

Réponse lente et, par conséquent, mauvaises caractéristiques de contrôle. La température du bulbe humide réagit lentement aux changements d'humidité en raison de la masse du thermomètre à bulbe humide et de la mèche. La lenteur de la réaction aux changements de température est due au temps nécessaire à l'alimentation en eau pour s'adapter.

Nécessite une alimentation en eau et peut donc favoriser la croissance de micro-organismes.

L'étalonnage peut être difficile.

Pour en savoir plus sur l'humidité, regardez la vidéo suivante : « Explication de la mesure de l'humidité relative »

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