Évaporation de la surface de l’eau

L’évaporation de l’eau d’une surface d’eau – comme un réservoir ouvert, une piscine ou similaire – dépend de la température de l’eau, de la température de l’air, de l’humidité de l’air et de la vitesse de l’air au-dessus de la surface de l’eau.

La quantité d’eau évaporée peut être exprimée comme suit :

gs = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

ou

gh = Θ A (xs – x)

où

gs = quantité d’eau évaporée par seconde (kg/s)

gh = quantité d’eau évaporée par heure (kg/h)

Θ = (25 + 19 v) = coefficient d’évaporation (kg/m2h)

v = vitesse de l’air au-dessus de la surface de l’eau. (m/s)

A = surface de l’eau (m2)

xs = taux d’humidité maximal de l’air saturé à la même température que la surface de l’eau (kg/kg) (kg H2O en kg d’air sec)

x = taux d’humidité de l’air (kg/kg) (kg H2O en kg d’air sec)

Note ! Les unités pour Θ ne correspondent pas puisque le est une équation empirique – un résultat de l’expérience et des expériences.

Apport de chaleur requis

La plupart de la chaleur ou de l’énergie requise pour l’évaporation est prise de l’eau elle-même. Pour maintenir la température de l’eau – la chaleur doit être fournie à l’eau.

La chaleur requise pour couvrir l’évaporation peut être calculée comme

q = hwe gs (2)

où

q = chaleur fournie (kJ/s (kW))

hwe = chaleur d’évaporation de l’eau (kJ/kg)

• 1 kW = 3412 Btu/h

Exemple – Eau évaporée d’une piscine

Il existe une piscine de 50 m x 20 m dont la température de l’eau est de 20oC. Le taux d’humidité de saturation maximal dans l’air au-dessus de la surface de l’eau est de 0,014659 kg/kg. Avec une température de l’air de 25 oC et 50% d’humidité relative, le taux d’humidité dans l’air est de 0,0098 kg/kg – vérifier le diagramme de Mollier.

Avec une vitesse de l’air au-dessus de la surface de l’eau de 0,5 m/s, le coefficient d’évaporation peut être calculé comme

Θ = (25 + 19 (0,5 m/s)).

= 34,5 kg/m2h

La surface de la piscine peut être calculée comme

A = (50 m) (20 m)

= 1000 m2

L’évaporation de la surface peut être calculée comme

gs = (34,5 kg/m2h) (1000 m2) ((0,014659 kg/kg) – (0,0098kg/kg)). / 3600

= 0,047 kg/s

La chaleur d’évaporation (enthalpie) de l’eau à la température de 20oC est de 2454 kJ/kg. L’apport de chaleur nécessaire pour maintenir la température de l’eau de la piscine peut être calculé comme suit

q = (2454 kJ/kg) (0,047 kg/s)

= 115.3 kW

La perte d’énergie et l’apport de chaleur nécessaire peuvent être réduits en

• réduisant la vitesse de l’air au-dessus de la surface de l’eau – effet limité
• réduisant la taille de la piscine – pas vraiment pratique
• réduisant la température de l’eau – pas une solution de confort
• réduisant la température de l’air -…. pas une solution de confort
• augmenter la teneur en humidité de l’air – peut augmenter la condensation et les dommages des constructions de bâtiments pour les piscines intérieures
• enlever la surface humide – possible avec des couvertures en plastique sur la surface de l’eau en dehors du temps de fonctionnement. Très efficace et couramment utilisé

Note ! – pendant le temps de fonctionnement, l’activité dans une piscine peut augmenter considérablement l’évaporation de l’eau et l’apport de chaleur nécessaire.

Pour réduire la consommation d’énergie et éviter les dommages dus à l’humidité dans les constructions, il est courant d’utiliser des dispositifs de recyclage de la chaleur avec des pompes à chaleur déplaçant la chaleur latente de l’air vers l’eau de la piscine.

Calculateur d’évaporation de la surface de l’eau

A – surface de l’eau (m2)

xs – rapport d’humidité de saturation maximale dans l’air (kg/kg) (kg H2O dans kg d’air sec)

x -. rapport d’humidité dans l’air (kg/kg) (kg H2O en kg Air sec) – Mollier – Psychrométrique

hwe – chaleur d’évaporation (enthalpie) de l’eau (kJ/kg)

v – vitesse de l’air au-dessus de la surface de l’eau (m/s)

Calculateur de charge !