Déperditions thermiques d'un bassin

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Les bassins des piscines perdent beaucoup de chaleur. La déperdition thermique associée aux piscines extérieures a lieu surtout à la surface de l’eau par évaporation, par rayonnement et par convection. C’est surtout par évaporation que les piscines intérieures subissent des pertes thermiques. Les couvre-piscines éliminent pratiquement toutes les pertes par évaporation; elles réduisent aussi celles par rayonnement et par convection.

Évaporation[modifier | modifier le code]

En règle générale, l’évaporation compte pour 30 à 50 % de la déperdition thermique totale.
Au milieu de l’été, les piscines de grandeur moyenne perdent en général environ 50 mm d’eau par semaine de cette façon, soit l’équivalent de 150 kilowatts-heures. Ce phénomène s’accélère par temps sec ou venteux. L’utilisation fréquente d’une couverture de piscine réduira sensiblement les pertes par évaporation.

avec :

  • Pévapo : les pertes par évaporation (kWh)
  • 25+19Vv : formule empirique donnant le rapport du coefficient d'échange thermique hconv par convection entre l'eau et l'air (W/m².K) sur la chaleur massique cair de l'air (=0,277 Wh/kg d'air.K)
  • Vv : la vitesse du vent (m/s)
  • S : la surface du bassin (m²)
  • X : l'humidité spécifique de l'air saturé à la température de l'eau (g d'eau/kg d'air)
  • X': l'humidité spécifique de l'air ambiant (g d'eau/kg d'air)
  • Lv : enthalpie (ou chaleur latente) de vaporisation de l'eau : 0,625 Wh/g
  • t : période sans couverture solaire (en heures)

Remarque : la chaleur latente d'évaporation de l'eau vaut 2 250 kJ/kg soit 0,625 kWh/kg. X vaut 70 % si elle était exprimée en humidité relative et 40 à 50 % pour X'.

Rayonnement[modifier | modifier le code]

Le rayonnement correspond au transfert thermique par l’air ambiant des objets chauds aux objets plus froids. 25 à 35 % de la déperdition thermique des piscines se produit par rayonnement. La plus grande partie de cette perte a lieu durant les nuits claires.

avec :

  • Prayon : les pertes par rayonnement (kWh)
  • UR : coefficient d'émittance de l'eau : 3,7 W/m².K^4
  • Tb : Température thermodynamique de l'eau (K)
  • Tf : Température thermodynamique de l'air extérieur (K)
  • t : Temps (en heures)

Manque dans ces calculs, l'énergie éventuellement apportée par le rayonnement solaire.

Convection[modifier | modifier le code]

La convection s’entend du transfert thermique de la piscine à l’air ambiant par le mouvement de l’eau et le mouvement de l’air. Quand la pompe ne mélange pas l’eau chaude et l’eau plus froide, cette première monte vers le haut du bassin. La chaleur de l’eau s’échappe alors par convection dans l’air plus frais. S’il vente, la perte par convection augmente. De 15 à 25 % des déperditions thermiques se produisent par convection.

avec :

  • Pconv : les pertes par convection (kWh)
  • Ue : coefficient de transmission thermique de l'eau : 7,6 W/m2 K
  • ΔΘ : différence de température entre l'eau du bassin et la température extérieure
  • t : temps (en heures)

Renouvellement[modifier | modifier le code]

Dans le cas où l'eau du bassin est renouvelée, l'apport d'eau froide crée des pertes thermiques.

avec :

  • Prenouv : les pertes par renouvellement d'eau(kWh)
  • VR : volume de renouvellement journalier en litre. Pour une piscine, on prend au minimum 30 litres par baigneur et par jour.

La quantité d'eau de renouvellement minimal est de 30 litres/baigneur/jour. Il faut garder à l'esprit que le décret 81-324 du 7 avril 1981 fixant le taux de renouvellement d'eau minimal à 30 litres/baigneur/jour est abrogé depuis le 21 mai 2003 par le décret 2003-462 art. 5 30°.

Conduction[modifier | modifier le code]

La conduction correspond au transfert thermique lors du contact physique avec un matériau. Dans le cas des piscines, cet échange se fait par les parois et le fond du bassin. En général, les pertes par conduction sont négligeables (inférieures à 5 %). Cependant une nappe phréatique élevée ou l’écoulement d’eau souterraine peuvent emporter la chaleur d’une piscine creusée.

Autres[modifier | modifier le code]

On peut considérer que les pertes par projection de l'eau hors du bassin par des baigneurs sont compensées par les apports dus au métabolisme[réf. souhaitée].