Le fonctionnement d'un système de climatisation domestique est mystifiant pour beaucoup d'entre nous. Les appareils de chauffage sont faciles à comprendre : ils chauffent l'air et le soufflent dans votre maison à travers les conduits. Les chaudières produisent de l'eau chaude ou de la vapeur et la font circuler dans votre maison dans des tuyaux. Mais comment les systèmes de climatisation produisent-ils un air froid et déshumidifié pendant les canicules de l'été ? Pour le comprendre, vous devez revenir à un principe que vous avez peut-être appris dans un cours de physique au lycée ou au collège : la loi scientifique selon laquelle tout gaz se refroidit en se dilatant en volume.

Les composants

Bien que ce soit une légère simplification, vous pouvez considérer un climatiseur comme une machine qui prend la chaleur de votre maison et la rejette à l'extérieur en utilisant cinq pièces interdépendantes :

  • Réfrigérant
  • Compresseur
  • Condenseur
  • Soupape de détente
  • Serpentin d'évaporateur

Il existe de nombreux types de systèmes de climatisation qui peuvent être utilisés dans la maison, y compris les fenêtres, les climatiseurs portables, les climatiseurs sans conduit et les systèmes de climatisation centraux. Malgré leurs différences, cependant, la physique de leur fonctionnement est la même et ils utilisent tous le processus de réfrigération à détente directe. En principe, cela fonctionne à peu près de la même manière que le réfrigérateur de la cuisine de votre maison.

Réfrigérant

Le réfrigérant est le « sang » pompé à travers les tubes de refroidissement dans le système du climatiseur. Il change d'état de vapeur de gaz à liquide en recueillant la chaleur de votre maison et en éjectant cette chaleur vers l'extérieur. Un réfrigérant est une substance unique en ce sens qu'il a un point d'ébullition très bas. Cela signifie qu'il passe d'un liquide à une vapeur à basse température. Ceci est essentiel pour faire fonctionner un système de climatisation en toute sécurité sans générer un niveau de chaleur dangereux. Le réfrigérant, cependant, ne se déplace pas dans le système tout seul : il faut un compresseur pour le pomper.

Compresseur

Considérez le compresseur comme le « cœur » du système, le composant qui pompe le réfrigérant à travers tous les composants de réfrigération dans une grande boucle de cuivre. Le réfrigérant entre dans le compresseur sous forme de vapeur chaude à basse pression et le quitte sous forme de vapeur chaude à haute pression. Cette transformation sera rendue possible par le condenseur.

Condenseur

Du compresseur, la vapeur de réfrigérant chaude se déplace vers le condenseur. Ici, la vapeur de réfrigérant chaud à haute pression est refroidie lorsqu'elle passe à travers les serpentins de condensation. Les bobines ont de fines ailettes métalliques (similaires à la structure à l'avant d'un radiateur de voiture) qui conduisent la chaleur des bobines. Un ventilateur de condenseur souffle de l'air sur les ailettes pour accélérer le refroidissement de la vapeur à l'intérieur des serpentins. (L'utilisation d'un peigne à ailettes pendant l'entretien de routine permet de garder ces ailettes en forme.) Lorsque le réfrigérant refroidit, il change d'état d'une vapeur chaude à un liquide chaud à haute pression et se déplace vers le détendeur. Le compresseur, le serpentin du condenseur et le ventilateur du condenseur sont tous situés dans cette grande boîte bruyante de votre jardin, souvent appelée unité de condensation.

Soupape de détente

Le détendeur est ce qui fait vraiment le travail de refroidissement. Lorsque le réfrigérant liquide chaud passe à travers une petite ouverture à haute pression dans la vanne d'un côté, il émerge comme un brouillard à basse pression froid de l'autre côté. C'est le résultat d'une propriété naturelle des gaz : à mesure qu'un gaz se dilate, il se refroidit. Le climatiseur n'est en réalité rien de plus qu'un dispositif conçu pour forcer le gaz réfrigérant à se dilater, et c'est ce qui crée sa capacité à refroidir l'air en expulsant sa chaleur.

Serpentin d'évaporateur

La prochaine étape consiste à refroidir votre maison. Le liquide froid basse pression qui quitte maintenant le détendeur extérieur circule à l'intérieur vers le serpentin de l'évaporateur situé dans le plénum de votre fournaise. (Le plénum est la grande boîte métallique entre la fournaise et les conduits.) Ici, l'air plus chaud à l'intérieur de votre maison souffle à travers le serpentin de l'évaporateur et le réchauffe, tandis que le serpentin transportant du gaz réfrigérant froid et expansé refroidit le l'air soufflé à travers l'évaporateur. Cet air refroidi circule ensuite dans les conduits. Au fur et à mesure que le réfrigérant commence à chauffer, il commence à bouillir et passe d'un liquide froid à une vapeur chaude (processus d'évaporation). La vapeur de réfrigérant chaude retourne ensuite vers le compresseur et l'unité de condensation extérieure, lorsqu'elle se dilate et se refroidit à nouveau, poursuivant le cycle de refroidissement.

Mettre ensemble

Dans l'unité de climatisation centrale typique, le cycle de refroidissement est un processus continu de réfrigérant froid absorbant la chaleur de l'air intérieur et se dilatant dans un gaz chaud, se déplaçant vers une unité extérieure où il expulse cette chaleur et retourne à un liquide froid, puis revient en arrière. à l'intérieur pour absorber plus de chaleur et continuer le cycle. Malgré l'apparente complexité des composants, la physique impliquée est assez simple - le principe selon lequel un gaz se refroidit toujours à mesure qu'il se dilate. Tout système de climatisation ou de réfrigération est simplement un système par lequel l'expansion et la condensation du gaz réfrigérant sont soigneusement contrôlées pour tirer parti de cette propriété physique.