Condensation - Définition

Introduction

« Condensation liquide » (de brume sur un rameau). Cette eau est dite « météoritique » ou hydrométéore

Buée sur une vitre

La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement d'état lors d'une douche où, au contact du miroir froid, l'humidité de l'air se transforme en gouttelettes.

Dans la nature la condensation de la vapeur d'eau est naturellement présente dans l'air et est une étape importante du cycle de l'eau, à l'origine notamment de la rosée et des nuages et de la pluie, de la neige, du givre ou de certaines formes de verglas (brouillard givrant, qui est une forme de condensation solide).

Formulation

Il est d'usage lorsque l'état final (liquide ou solide) n'est pas indiqué, de ne l'employer que pour le passage de l'état gazeux à l'état liquide. Mais pour plus de précision, il vaut mieux employer les expressions :

• condensation liquide (liquéfaction : passage de l'état gazeux à l'état liquide),
• condensation solide ou cristallisation (condensation : passage de l'état gazeux à l'état solide).

Le terme sublimation inverse est encore parfois utilisé pour désigner le changement d'état du gaz vers le solide, la sublimation désignant le changement d'état du solide au gaz, sans passer par l'état liquide.

Chimie

On parle de réaction de condensation chimique, lorsque deux molécules se lient pour n'en former qu'une avec généralement élimination d'une petite molécule (eau, ammoniac). On parle de polycondensation chimique, lorsque deux molécules se lient pour n'en former qu'une. Elle permet de constituer de très grandes molécules ou polymères, constitués par l'assemblage d'une succession de molécules plus petites, les monomères.

C'est le cas, par exemple, des protéines qui résultent de l'assemblage d'acides aminés par la formation du lien peptidique qui consiste en l'élimination d'une molécule d'eau entre deux acides aminés dans un milieu aqueux (condensation). La chaîne ainsi formée adopte des conformations rigides (hélices α et feuillets β), elles-mêmes asymétriques, qui jouent un rôle essentiel dans les fonctions de catalyse.

Technique

Un dispositif de condensation est présent dans les systèmes de pompe à chaleur, utilisés notamment dans les dispositifs de climatisation et de froid industriel.

On peut retrouver pareil système de condenseur dans les chaudières à condensation. Le principe est simplement de descendre la température des gaz de combustion en dessous du point de rosée afin de récupérer la chaleur perdue via la vapeur d'eau. Celle-ci est fonction du combustible ainsi que de l'excès d'air donné à cette combustion (excès d'air indispensable afin d'assurer une bonne homogénéité combustible-air). On peut compter qu'à partir de 50 °C environ (fuel et gaz), la vapeur d'eau contenue dans les gaz de combustion a la possibilité de transmettre une énergie non négligeable. Cette énergie est alors récupérée dans un condenseur (échangeur avec grande surface dont un côté est alimenté par les gaz de combustion et l'autre par l'eau du circuit chauffage). Les gaz en sortie d'échangeur de chaleur principal (chaudière (T°=180 °C) chutent en température (T°=60 °C)et rétribue leur énergie à l'eau traversant le condenseur (souvent des tubes). Cela permet évidemment d'accroître le rendement global (plus(+) de chaleur récupérée). Il est cependant nécessaire de contrôler si le conduit d'évacuation des gaz est prévu pour cette basse température et cette possibilité de produire de l'eau. Les conduits en pierre, en brique et matériaux d'il y a 10 ans sont à proscrire. Le tubage en PVDF (<120 °C) ou inox est impératif pour éviter les problèmes d'humidité internes à la cheminée (taches dans les chambres...)pour la quantité d'eau produite ; si rien n'est prévu, il faut compter environ 0,7 litre d'eau par litre de fuel et 1,1 litre d'eau par m³ de gaz naturel brûlé. Pour une chaudière de 20 kW, cela représente environ 1,4 l/h d'eau et en gaz environ 2 l/h, ce qui est évidemment non négligeable pour les maçonneries anciennes (phénomène de buvard sur briques, pierre...). La seule solution restant : une chaudière de plus de 10 ans demande un tubage bien spécifique pour une cheminée maçonnée. Les rendements de tous les fabricants de chaudière ayant montés, cela implique une diminution en température de sortie des gaz brulés et donc une diminution de température en sortie des corps de cheminées. (<50 °C : condensation de la vapeur d'eau). Tuber est la meilleure solution lors du placement d'une chaudière haut rendement (>93 %) ou à condensation (obligatoire au vu des températures). L'investissement n'est pas négligeable et les devis de mise en œuvre sont indispensables.