Climatisation

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La climatisation, au sens le plus général, consiste en la maîtrise de façon volontaire, des caractéristiques physico-chimiques de l'atmosphère qui règnent dans un local, afin de rendre celle-ci plus agréable aux occupants ou plus adaptée aux travaux qui y sont effectués. On réserve très souvent le terme de climatisation au refroidissement des locaux, ce qui nécessite des techniques moins élémentaires que le chauffage. Ces deux actions directes sur la température de l'air ont d'ailleurs toujours un impact sur son hygrométrie relative.

Ainsi la climatisation peut consister à réchauffer ou à refroidir l'air, à en gérer le taux d'hygrométrie et à le dépoussiérer.

La climatisation a été inventée par Willis H. Carrier en 1911.^{[réf. nécessaire]}

[modifier] Génération de froid

Le froid artificiel est une façon d'abaisser la température d'un local, qu'il s'agisse d'un réfrigérateur ménager, d'un congélateur industriel, de la climatisation d'une maison, d'un immeuble ou d'une voiture, le système reste sensiblement le même. Seule la taille de l'installation et les températures de fonctionnement sont différentes aussi bien dans les locaux, que dans les circuits frigorifiques.

La production du froid de climatisation présente des problèmes sanitaires et environnementaux :

Sanitaire : en cas de défaut de maintenance : développement de germes pathogènes (exemple de la légionellose mais aussi problèmes respiratoires comme des angines). La climatisation est désagréable à certaines personnes à cause de l'extrême sécheté de l'air qu'elle entraîne souvent. Pour finir, les alternances entre un intérieur froid et sec, et un extêrieur chaud et plus humide sont sources de maladie.
Environnementaux : la climatisation est très gourmande en énergie. Exemple : la climatisation d'une automobile entraîne ainsi une surconsommation du véhicule d'environ 1 litre à l'heure soit une augmentation de 15 à 35%.

[modifier] Fonctionnement

Schéma du cycle de réfrigération :
1) circuit de condensation (dégagement de chaleur)
2) goulot d'expansion du gaz réfrigérant
3) circuit d'évaporation (production de froid)
4) compresseur.

[modifier] Théorie

Le « froid » est une sensation. La chaleur n'est qu'une certaine quantité de calories dans l'air. Ainsi quand nous ressentons le « froid », nous ressentons en fait les effets d'un déficit en calories. Climatiser, c'est donc transférer des calories d'un endroit à un autre, à l'aide d'une pompe à chaleur.

[modifier] Principe

On utilise un système thermodynamique à changement de phase. On prend un fluide dont on va modifier sa température et sa pression, le faire passer par différents états (liquide et gazeux), tout cela au cours d'un cycle qui se renouvelle.

[modifier] Pratique

Le cycle frigorifique s'effectue en plusieurs étapes :

Le fluide est à l'état gazeux, il va être comprimé grâce à un compresseur (4 du schéma). Sa température ainsi que sa pression vont alors augmenter, à partir de là on est dans la partie du circuit dit HP (ou haute pression).
Le fluide toujours à l'état gazeux est en haute pression, et passe par un condenseur (1 du schéma), qui va le faire passer de l'état gazeux à l'état liquide. La température va s'abaisser légèrement.
Le fluide est à l'état liquide et en haute pression, arrive au détendeur (2 du schéma), qui va abaisser sa pression et ainsi que sa température. On arrive ici dans la partie du circuit dite BP (ou basse pression)
Le fluide à l'état liquide, basse pression, passe par un évaporateur (3 du chéma) qui le fait passer a l'état gazeux, la température pendant cette étape augmente légèrement.
Le fluide à ce moment retourne au compresseur (4 du schéma), et ainsi de suite, le cycle se répète.

Il est à préciser que le principe de fonctionnement d'une climatisation est le même que celui des réfrigérateurs, congélateurs, chambres froides et autres systèmes de refroidissement en espace clos.

[modifier] Labels et certifications

En France, le label Promotélec répertorie les appareils (et leurs caractéristiques techniques) répondant à certaines exigences selon le protocole Eurovent en fonction des dispositions de la norme NF EN 14511.

[modifier] Types de fluides frigorigènes utilisés

On remarque quatre types de fluide frigorigène :

les CFC pour "chlorofluorocarbone" (ex : le R12), totalement prohibé en raison de nocivité envers la couche d'ozone.
les HCFC pour "hydrochlorofluorocarbone" (ex : R22), Réduire les niveaux de 1989 par 35% d'ici 2004; 90% d'ici 2019; 100% d'ici 2029, donc il sera prohibé à la fabrication d'appareil neuf en 2010, sa fabrication sera interdite après 2020 et sera totalement prohibé après 2030. Ce type de fluide possède une molécule avec un atome de chlore en moins, celui-ci remplacé par un atome d'hydrogène, ce qui le rend moins nocif envers la couche d'ozone.
les HFC pour "hydrofluorocarbone" (ex : R134a, R404A, R407c, R410a), fluides actuellement le plus utilisés dans toute les nouvelles installations, le chlore n'est plus présent.
les fluides organiques, fluides d'origine naturelle, comme par exemple le butane, l'acétylène, le dioxyde de carbone ou encore l'ammoniac. Le dioxyde de carbone représente l'avenir de la climatisation,par contre l'ammoniac n'a plus d'avenir en froid industriel en raison de sa haute toxicité; quand au butane il est très rarement utilisé en raison du risque d'explosion trop élevé.
les hydrocarbures comme les gaz Deepcool® sont une alternative moins polluante en raison de leur faible impact propre sur le réchauffement de la planète (toutefois, ils y participent indirectement par la consommation énergétique qu'implique la climatisation embarqué). Ils ne participent pas à la destruction de la couche d’ozone. Ils remplacent les CFC, les HFC et les HCFC. Leur taux élevé d’auto-ignition les rendent très sécurisants.