Introduction

Dans le domaine du froid et du conditionnement de l’air, il est essentiel de savoir mesurer et convertir les grandeurs physiques. Le frigoriste utilise ces connaissances pour comprendre le fonctionnement d’une installation, choisir du matériel ou déterminer des quantités d’énergie et de fluide.

Le Système international d’unités, appelé SI, fournit des unités communes. Dans le monde professionnel, on rencontre également d’autres unités, parfois plus pratiques. Il est donc important de savoir effectuer des conversions.

1. Puissance et énergie

La puissance, symbole P, indique la quantité d’énergie utilisée ou transférée pendant une durée donnée. Elle s’exprime en watts, symbole W.

Puissance = énergie ÷ temps

P = E ÷ t

La puissance thermique peut aussi être calculée à partir du débit massique, de la chaleur massique et de l’écart de température :

P = Qm × Cm × ΔT

À retenir :

• 1 kilowatt = 1 000 watts

• 1 mégawatt = 1 000 kilowatts

• 1 watt = 1 volt × 1 ampère

L’énergie, symbole E, correspond à une quantité d’énergie consommée, produite ou transférée. Elle s’exprime notamment en joules, symbole J, ou en wattheures, symbole Wh.

Énergie = puissance × temps

E = P × t

Conversions utiles :

• 1 Wh = 3 600 J

• 1 kWh = 1 000 Wh

2. Température et écart de température

La température s’exprime en degrés Celsius, symbole °C, ou en kelvins, symbole K.

Pour convertir une température en degrés Celsius en kelvins, on ajoute 273 :

Température en K = température en °C + 273

Un écart de température peut être exprimé en kelvins ou en degrés Celsius. Un écart de 1 K correspond à un écart de 1 °C.

3. Chaleur et pouvoir calorifique

La chaleur massique, symbole Cm, représente l’énergie nécessaire pour élever la température d’un kilogramme de matière d’un degré. Elle s’exprime généralement en kilojoules par kilogramme et par kelvin.

Le pouvoir calorifique inférieur, ou PCI, indique l’énergie libérée par la combustion d’un combustible. Il peut s’exprimer en kilojoules par kilogramme ou en kilowattheures par mètre cube, selon le combustible.

4. Grandeurs électriques

Les installations frigorifiques comportent des composants électriques. Il est donc important de connaître les grandeurs suivantes :

• Intensité du courant : symbole I, unité ampère (A)

• Tension électrique : symbole U, unité volt (V)

• Résistance électrique : symbole R, unité ohm (Ω)

• Puissance électrique : symbole P, unité watt (W)

La puissance électrique se calcule ainsi :

P = U × I

5. Longueur, surface et volume

La longueur se mesure en mètres (m), la surface en mètres carrés (m²) et le volume en mètres cubes (m³).

Conversions utiles :

• 1 pouce = 25,4 mm

• 1 are = 100 m²

• 1 hectare = 10 000 m²

• 1 m³ = 1 000 litres

• 1 dm³ = 1 litre

Surface d’un rectangle :

Surface = longueur × largeur

Surface d’un cercle :

Surface = π × rayon × rayon

6. Masse, force et pression

La masse se mesure en kilogrammes (kg).

La force, symbole F, se mesure en newtons (N). Le poids est une force. Il se calcule ainsi :

Force = masse × accélération de la pesanteur

F = m × g

Sur Terre, la valeur de g est environ égale à 9,81 N/kg.

La pression, symbole P, correspond à une force exercée sur une surface. Elle se mesure en pascals (Pa) ou en bars.

Pression = force ÷ surface

P = F ÷ S

Conversions utiles :

• 1 bar = 100 000 Pa

• 1 bar est approximativement égal à 10 mètres de colonne d’eau

Dans un fluide au repos, la pression dépend de sa masse volumique, de la pesanteur et de la hauteur de fluide :

Pression = masse volumique × g × hauteur

7. Masse volumique et volume massique

La masse volumique, symbole ρ, correspond à la masse d’un matériau ou d’un fluide par unité de volume. Elle s’exprime en kilogrammes par mètre cube (kg/m³).

Le volume massique, symbole Vm, correspond au volume occupé par une unité de masse. Il s’exprime en mètres cubes par kilogramme (m³/kg).

Ces deux grandeurs sont inverses :

Volume massique = 1 ÷ masse volumique

8. Vitesse et débits

La vitesse se mesure en mètres par seconde (m/s) ou en kilomètres par heure (km/h).

Conversion utile :

• 1 m/s = 3,6 km/h

Le débit volumique, symbole Qv, indique le volume de fluide qui circule pendant une durée donnée. Il peut s’exprimer en mètres cubes par seconde (m³/s).

Débit volumique = surface de passage × vitesse

Qv = S × V

Le débit massique, symbole Qm, indique la masse de fluide qui circule pendant une durée donnée.

Débit massique = débit volumique × masse volumique

Qm = Qv × ρ

9. Temps

L’unité SI du temps est la seconde, symbole s.

Conversions utiles :

• 1 minute = 60 secondes

• 1 heure = 3 600 secondes