Comment fonctionne un climatiseur ?

Cet article n’a pas pour vocation de rentrer dans les détails techniques. Il est évident que l’explication du cycle d’un fluide frigorigène pourrait faire beaucoup plus de lignes, sinon de pages… Pour ceux que ça intéresse il y a des sites qui traitent abondamment des sciences et des technologies qui sont mises en oeuvre dans le fonctionnement d’une climatisation.

Donc, limitons-nous simplement à faire un petit tour d’horizon, petit mais néanmoins complet, sur le fonctionnement de votre climatiseur. Comment lui est-il possible de faire du froid… et du chaud par la même occasion ! Ce qui va suivre est valable pour tous les climatiseurs, celui de votre voiture, de votre maison, qu’il soit ou non inverter, ou réversible. Et tout pareil pour les pompes à chaleur. Autant vous le dire, ce principe s’applique aussi à tout ce qui fait du froid, de votre frigo installé dans la cuisine à la chambre froide de votre boucher, en passant par les congélateurs et autres vitrines de votre supermarché !

Le fluide frigorigène

J’ai commencé cet article en évoquant le fluide frigorigène. Le fluide frigorigène est un fluide qui permet de faire du froid, utilisé dans les installations de réfrigération et de climatisation (climatiseurs et pompes à chaleur). On l’appelle aussi gaz réfrigérant, fluide réfrigérant, et quelquefois gaz fréon . Ce produit a la propriété de faire du froid lorsque, sous pression, il est propulsé pour être décompressé.

La thermodynamique… Le mot est lâché !

Cette science

pose des principes selon lesquels la chaleur est une énergie qu’il est possible de récupérer et de transformer. Dès lors une machine thermodynamique, comme une climatisation ou une pompe à chaleur, peut faire du froid à partir du chaud, et vice-versa. Un tel système est composé de quatre éléments reliés entre eux par un circuit fermé dans lequel circule un fluide dit frigorigène, qui a la principale qualité de mettre en oeuvre ces principes.

Rentrons un peu plus dans le détail en examinant la composition d’une climatisation.

Un système thermodynamique de climatisation est composé de :

Un compresseur
Deux échangeurs thermiques : Ce sont l’évaporateur et le condenseur.
Un détendeur

Fonctionnement d’une climatisation : Les organes du circuit frigorifique

Avant d’entrer dans la description des composants, quelques mots sur le groupe de condensation. C’est l’unité extrêmement lourde, posée à l’extérieur. Le coeur de la machinerie. Celui-ci renferme le compresseur – d’où le poids de l’unité -, le condenseur et le détendeur.

Si vous avez déjà ouvert un groupe de condensation en retirant son carénage, vous aurez certainement remarqué qu’il y a d’autres éléments, comme la vanne quatre voies et la bouteille liquide. Etant donné que ceux-ci n’interviennent pas dans le principe de fonctionnement, ceux-ci ne figurent ni dans l’illustration ni dans les explications qui suivent. Voila. Abordons à présent ces différents organes.

Fonctionnement d’une climatisation en mode froid

Le compresseur est chargé de faire circuler le fluide réfrigérant dans le circuit. Il pompe d’un côté et pousse de l’autre. Lorsque le fluide passe dans le compresseur, sa pression augmente énormément.
Les deux échangeurs thermiques. Ils sont chargés de procéder à un transfert de l’énergie. Un échangeur est constitué d’un long tube enroulé en spires, en contact direct avec de fines ailettes qui vont permettre un maximum d’échange avec l’air, généralement amené par un ventilateur.
Le condenseur est chargé de refroidir le fluide, un peu comme un radiateur de voiture. Le fluide refroidi devient liquide mais conserve sa haute pression.
L’évaporateur est chargé de diffuser le gaz froid dans l’air ambiant. Il s’agit bien entendu de l’unité posée à l’intérieur de la maison.
Le détendeur va effectuer la détente du fluide en le propulsant. A la manière d’un aérosol, le fluide va passer de l’état liquide à l’état vapeur. Ce changement a la faculté de produire du froid. Du coup, sa pression est tombée au plus bas.

Fonctionnement d’une climatisation : Un cycle thermique complet svp !

Le compresseur pousse le fluide très chaud dans le condenseur. Le condenseur, fait tomber la chaleur du fluide par l’air provenant du dehors. Le gaz devient liquide.

Le fluide passe dans le détendeur et est vaporisé. La pression tombe en entrainant une chute de sa température.

Le fluide qui est à présent sous forme de liquide et de gaz passe dans l’évaporateur. L’évaporateur, sous l’action de son ventilateur, aspire l’air intérieur qui traverse ainsi les ailettes de son serpentin pour se refroidir. Le fluide ressort de l’évaporateur et est aspiré par le compresseur. L’action du compresseur sur le fluide le comprime lors de son éjection. Le cycle recommence….

L’humidité, l’ennemi numéro 1

Lorsque les molécules d’eau se regroupent et sont entrainées de manière hasardeuse dans le détendeur, cette eau peut geler et ainsi boucher la détente en gaz. Le second problème est tout aussi grave. L’eau, le gaz réfrigérant et l’huile forment des acides qui attaquent le compresseur et finissent par le détruire. D’où la nécessité d’obtenir une déshydratation complète du système, sachant que ce niveau de déshydratation est déterminé par la qualité du vide que l’on ne peut atteindre que par un tirage au vide. Un bon tirage au vide ne se détermine pas par un temps de tirage au vide mais par un niveau de vide. Plus la pression sera proche du zéro plus il sera de qualité.

Et comment la clim fait-elle du chaud ?

Les plus malins l’auront deviné… C’est la même chose, mais on inverse les échangeurs, ou plutôt leur rôle ! Le condenseur va fonctionner comme un évaporateur, tandis que l’évaporateur prend le rôle du condenseur. Après, c’est une question de circulation du fluide, et là, c’est le rôle de la vanne quatre voies, installée dans le groupe extérieur, qui va gérer ça.