Comment fonctionne un climatiseur ? Explication simple et complète
Par une chaude journée d'été, après une longue journée de travail, tout ce qu'on veut c'est s'asseoir et se détendre dans une pièce fraîche et confortable. Merci aux climatiseurs de rendre possible l'introduction d'air frais pour profiter d'une atmosphère agréable quand il fait trop chaud dehors.
Selon le Département de l'Énergie américain, environ les trois quarts des foyers américains ont un climatiseur. Cela prouve que le climatiseur est devenu indispensable (maison, bureau, centres commerciaux) mais savons-nous vraiment comment fonctionne un climatiseur ? Si apprendre son fonctionnement peut sembler superflu, des connaissances de base peuvent s'avérer utiles en cas de panne nécessitant une réparation rapide.
Prenons le temps de comprendre le fonctionnement d'un climatiseur, ses pièces et composants.
Pièces d'un climatiseur
Un climatiseur comporte plusieurs composants travaillant en synergie pour introduire de l'air frais. Examinons chacun individuellement.
Réfrigérant
Le réfrigérant est le fluide de travail. Il extrait la chaleur de l'air intérieur en été et le chauffe en hiver.
Les réfrigérants courants aujourd'hui sont le R-22 et le R-410A. Cette classe offre une efficacité opérationnelle supérieure et des émissions de gaz à effet de serre réduites. L'ancienne classe (CFC et HCFC) était nocive pour l'environnement et a été remplacée selon le Protocole de Montréal.
Serpentin de l'évaporateur
L'évaporateur est la partie refroidissante. Il souffle de l'air frais dans la pièce via un ventilateur situé à côté. Le réfrigérant, agent de refroidissement, circule dans les serpentins de l'évaporateur, les rendant froids. Un ventilateur derrière l'évaporateur souffle l'air de votre pièce sur les serpentins, le refroidit et le réintroduit dans la pièce.
Compresseur
C'est la pièce la plus importante. Il fait exactement ce que son nom suggère : comprime le réfrigérant circulant dans le système.
Comment fonctionne un compresseur de climatisation ?
Après avoir traversé l'évaporateur, le réfrigérant devient un gaz chaud après avoir absorbé la chaleur de votre pièce. Il est comprimé pour devenir un liquide chaud. Au fur et à mesure, le réfrigérant redevient gaz et repasse par le compresseur pour boucler le cycle.
Serpentin du condenseur
Le condenseur est comme un évaporateur mais en sens inverse. Il absorbe la chaleur du réfrigérant chaud et l'évacue à l'extérieur dans l'air ambiant. Un ventilateur derrière les serpentins du condenseur souffle de l'air dessus et refroidit le réfrigérant pour le cycle suivant. Le serpentin du condenseur est communément appelé unité extérieure.
Comment fonctionne un climatiseur étape par étape ?
Maintenant que vous connaissez les composants, voyons comment ils travaillent en synchronie et exactement comment fonctionne un climatiseur.
Commençons par le réfrigérant. C'est une substance chimique qui transporte la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur. Il absorbe la chaleur quand il est un gaz froid. Il circule dans un réseau de serpentins et tubes de cuivre connectés à l'évaporateur, au condenseur et au compresseur.
- Le cycle commence à l'évaporateur (unité intérieure) qui souffle l'air intérieur sur les serpentins froids. L'air échange de la chaleur avec les serpentins, baisse en température, et est renvoyé dans la pièce par le ventilateur de l'unité intérieure.
- Le réfrigérant est envoyé au compresseur. Il est comprimé et converti en liquide haute température, haute pression.
- Le fluide haute pression va aux serpentins du condenseur, où il est refroidi par les ventilateurs soufflant sur les serpentins. Échange de chaleur entre le réfrigérant chaud et l'air extérieur plus frais. Contrairement à l'évaporateur (étape 1), le réfrigérant perd maintenant de la chaleur au lieu de l'air, car elle est expulsée dans l'environnement extérieur.
- Le réfrigérant liquide passe par une buse spéciale, appelée détendeur (expansion valve), qui le détend si rapidement qu'il passe de liquide haute température à gaz frais.
- Le réfrigérant est renvoyé aux serpentins de l'évaporateur, et le cycle recommence.
Les climatiseurs prennent-ils l'air de l'extérieur ?
Au sens strict, un climatiseur ne prend PAS l'air de l'extérieur. Il prend l'air chaud déjà présent dans votre pièce et le refroidit. Cet air conditionné est réintroduit pour maintenir votre température réglée. En d'autres termes, l'air est recyclé dans la pièce, pas d'air frais introduit.
C'est comme la climatisation de votre voiture. Quand vous ouvrez les bouches de recyclage, l'air extérieur entre. Même s'il est frais, le climatiseur doit travailler plus pour le maintenir à la température désirée. De plus, l'air extérieur doit être filtré. Si vous fermez la bouche de recyclage, l'air déjà présent est recyclé. Cela réduit la charge sur le système, mais pas d'air frais.
Avec un système de ventilation, l'air frais peut être introduit après filtration et refroidissement. C'est courant dans les systèmes HVAC gainés commerciaux/industriels où un flux constant d'air frais est souhaité.
Contrôle de l'humidité dans les climatiseurs
Bien que la fonction principale aujourd'hui soit la régulation de la température, leur fonction originale était différente. Au début, ils servaient à réguler l'humidité plutôt que la température.
Humidité et température sont étroitement liées. En général, plus la température est haute, plus l'humidité l'est, mais pas toujours.
Logiquement, en baissant la température, l'humidité de la pièce baisse aussi. Si vous vous sentez moite, baisser la température vous soulagera. En réduisant la température, l'humidité diminue. Quand l'air passe dans le climatiseur, l'humidité est capturée par les serpentins de l'évaporateur et goutte dans un bac de récupération. L'air devient plus frais ET plus sec.
Ainsi, vous pouvez aussi maintenir une humidité parfaite avec un climatiseur.
Différence entre climatisation centrale et sans gaines
Bien que le processus de climatisation soit le même pour tous, il y a quelques différences entre les deux grandes catégories : sans gaines (mini-split, portable, fenêtre) et gainée (centrale).
Comment fonctionne la climatisation centrale ?
Dans ce système (climatisation gainée), l'air est transporté vers vos pièces via un réseau de gaines et bouches connectées à l'évaporateur dans un endroit caché (sous-sol). Une unité de traitement d'air pousse l'air sur les serpentins de l'évaporateur et le distribue dans la maison.
Avec les systèmes gainés, vous chauffez/refroidissez toute la maison d'un coup. Pour éviter cela, créez des zones. Cela se fait avec des thermostats intelligents, registres et bouches.
Comment fonctionne la climatisation sans gaines ?
Un climatiseur sans gaines n'a pas besoin de gaines, bouches ou unité de traitement d'air. Ces unités sont placées directement dans la pièce à refroidir et connectées à l'unité extérieure (condenseur), souvent de l'autre côté du mur. Attention : une unité sans gaines ne ventile pas, elle n'utilise pas l'air extérieur pour conditionner votre pièce.
Maintenant que vous comprenez le fonctionnement, mettez-le à profit. Avec un thermostat intelligent ou contrôleur de climatisation intelligent, automatisez votre climatisation et profitez de plus d'avantages sans vous soucier de maintenir votre température idéale.
Après l'achat, prenez-en soin. Restez au top de la maintenance pour que votre climatiseur fonctionne efficacement pendant des années.