Comment fonctionne une climatisation automatique ?

Si vous ressentez la chaleur de l’été, vous pourriez être tenté d’allumer un appareil magique qui semble résoudre tous les problèmes : le climatiseur.

Quelle est donc cette magie qui opère et vous permet automatiquement de bénéficier d’un air froid dans votre maison ?Eh bien, c’est la physique appliquée.

Les climatiseurs produisent cet effet apparemment magique de refroidir l’air à l’intérieur de votre maison, voiture ou centre commercial en utilisant les principes de la physique.

Comment ça marche ?

La chimie physique nous enseigne que lorsqu’un liquide s’évapore en gaz, il absorbe de la chaleur.

Les molécules dans un liquide sont maintenues ensemble par des interactions faibles, pas des liaisons chimiques, mais juste assez pour les empêcher de se disperser.

Quand certaines molécules absorbent suffisamment d’énergie thermique (elles se déplacent rapidement), elles surmontent ces forces et deviennent un gaz. C’est pourquoi :

• Vous avez froid en sortant de la douche,
• Et nous transpirons pour nous rafraîchir.

Lorsque l’eau s’évapore, elle absorbe la chaleur et l’emporte avec elle, nous rafraîchissant.

La tâche principale d’un climatiseur est donc d’utiliser un liquide appelé réfrigérant qui :

1. Se transforme constamment de liquide en gaz.
2. Revient ensuite à l’état liquide pour déplacer la chaleur :
   • De l’intérieur de votre maison (votre chambre surchauffée).
   • Vers l’extérieur (où il fait déjà chaud, mais tant pis).

Le cycle de fonctionnement du climatiseur automatique

Voici une version simplifiée :

1. Le réfrigérant liquide circule à travers des serpentins exposés à l’air intérieur.
   • Le réfrigérant a un point d’ébullition bas.
   • La chaleur de l’air ambiant le transforme en gaz.
   • L’air intérieur perd de la chaleur, devenant plus frais.
   • Un ventilateur souffle cet air frais dans votre pièce (ou directement sur votre visage).
2. Ensuite, le climatiseur doit :
   • Évacuer la chaleur absorbée par le réfrigérant vers l’extérieur.
   • Reconvertir le réfrigérant en liquide pour recommencer le processus.
3. Pour cela, il utilise un compresseur :
   • Il augmente la pression du réfrigérant gazeux, ce qui permet de le condenser en liquide même si la température extérieure est élevée.
   • Pendant la condensation, la chaleur est libérée dans l’air extérieur grâce à un ventilateur.
4. Enfin, une valve d’expansion réduit la pression du réfrigérant liquide pour qu’il puisse à nouveau bouillir à basse température.

Ce cycle se répète jusqu’à ce que votre maison atteigne la température désirée ou que quelqu’un éteigne le thermostat.

Le rôle du réfrigérant

Un réfrigérant peut être n’importe quelle substance chimique, mais certaines sont meilleures que d’autres.
Pour être efficace, un réfrigérant doit :

• Avoir un point d’ébullition bas.
• Bien conduire la chaleur (absorber beaucoup de chaleur en s’évaporant).
• Être peu coûteux, disponible, non inflammable et non toxique.

Ces critères restreignent les options.

Les réfrigérants au fil du temps

• Les scientifiques pensaient avoir trouvé le réfrigérant parfait avec le Freon (CFC – chlorofluorocarbures).
  • Problème : il détruit la couche d’ozone.
  • Solution : remplacer par des HFC (hydrofluorocarbures), qui ne nuisent pas à l’ozone.
• Mais les HFC sont des gaz à effet de serre puissants.
  • Alternatives en cours :
    • Hydrocarbures simples (efficaces et approuvé sen Europe).
    • Hydrofluoro-oléfines (HFO) : plus écologiques, mais coûteuses.
    • CO₂ : étonnamment, le CO₂ fonctionne comme réfrigérant. Bien qu’étant un gaz à effet de serre, il est moins nocif que les HFC.

L’avenir de la climatisation

Malgré les problèmes environnementaux, il est peu probable que nous abandonnions la climatisation, surtout en été.

À bientôt pour plus de contenu rafraîchissant !