Confort toute l'année : comprendre les systèmes de climatisation été, hiver et toutes saisons

Dans cet article, vous découvrirez ce qu'est un système de climatisation, son principe de fonctionnement et sa classification ou types. Téléchargez le PDF à la fin.

Climatisation et types

Aujourd'hui, les systèmes de climatisation sont omniprésents en environnement domestique et commercial. Le refroidissement ou la climatisation consiste à extraire chaleur et humidité d'un espace occupé pour améliorer le confort des occupants. Ce procédé vise principalement un environnement intérieur plus confortable, généralement pour les humains.

La climatisation se définit comme : un système contrôlant l'humidité, la ventilation et la température dans un bâtiment ou véhicule, généralement pour maintenir une atmosphère fraîche par temps chaud.

Les climatiseurs varient selon les modèles, des petites unités pour une chambre aux unités massives sur les toits d'immeubles refroidissant tout un bâtiment.

Équipements d'un système de climatisation

Principaux composants :

1. Ventilateur de circulation : déplace l'air vers et depuis la pièce.
2. Unité de climatisation : regroupe refroidissement et déshumidification (été) ou chauffage et humidification (hiver).
3. Conduit d'insufflation : achemine l'air traité du ventilateur vers l'espace à climatiser au point adéquat.
4. Bouches d'insufflation : grilles distribuant l'air traité uniformément.
5. Bouches de reprise : ouvertures permettant à l'air de la pièce d'entrer dans le conduit de reprise.
6. Filtres : éliminent poussières, saletés et bactéries nocives de l'air.

Principe de fonctionnement d'un climatiseur

Un climatiseur aspire en continu l'air d'un espace intérieur à refroidir, le refroidit par cycle frigorifique, et le rejette dans le même espace.

Ce cycle continu — aspiration, refroidissement, recirculation — maintient l'espace à la température inférieure requise pour le confort ou le refroidissement industriel. À la mise en marche, le thermostat envoie 120 V alternatif au compresseur et au moteur du ventilateur.

Le compresseur agit comme une pompe comprimant le fluide frigorigène gazeux dans les serpentins du condenseur (à l'arrière). Le gaz se condense en liquide chaud. Les serpentins dissipent la chaleur pendant le passage du liquide.

Fonctionnement détaillé

Une fois passé par les serpentins du condenseur et le tube capillaire (détente), le fluide frigorigène liquide traverse les serpentins de l'évaporateur (à l'avant). Il s'y détend en gaz, refroidissant les serpentins. Le gaz traverse les serpentins vers la ligne d'aspiration, retourne au compresseur qui le recondense en liquide : le cycle continue.

Simultanément, le moteur du ventilateur fait tourner une roue qui aspire l'air à refroidir par l'évaporateur avant de le réinjecter dans la pièce. Il actionne aussi le ventilateur du condenseur qui souffle l'air extérieur sur les serpentins pour les refroidir.

La température est régulée par le thermostat selon le modèle : interrupteur thermostatique avec bulbe sensoriel ou carte électronique avec capteur. Le capteur, clipsé sur l'évaporateur, surveille la température de l'air entrant.

Une fois la pièce suffisamment refroidie, le thermostat coupe l'alimentation du compresseur. Certains modèles peuvent faire tourner le seul ventilateur pour aspirer l'air frais nocturne.

Toutefois, en mode refroidissement actif, la ventilation doit être fermée pour un fonctionnement correct. Un anneau éclaboussant sur la pale du condenseur récupère l'eau au fond et la pulvérise sur les serpentins pour aider la dissipation thermique. Pour éviter les gouttes dans la pièce, l'appareil doit être légèrement incliné vers l'arrière à l'installation.

Types de systèmes de climatisation

Principaux types :

1. Climatisation de confort
2. Climatisation industrielle
3. Climatisation d'hiver
4. Climatisation d'été
5. Climatisation toutes saisons (annuelle)
6. Système unitaire
7. Système centralisé

1. Selon l'usage

1.1 Climatisation de confort

L'air est porté à la température de bulbe sec et à l'humidité relative requises pour la santé, le confort et l'efficacité humaines. En l'absence de données, on vise 21 °C bulbe sec et 50 % HR.

Exemples : maisons, bureaux, commerces, restaurants, théâtres, hôpitaux, écoles.

1.2 Climatisation industrielle

La température et l'humidité sont maintenues constantes pour le fonctionnement des machines et les processus de fabrication.

Exemples : filatures, papeteries, usines de pièces mécaniques, ateliers d'outillage, laboratoires photographiques.

2. Selon la saison

2.1 Climatisation d'hiver

L'air est chauffé, généralement suivi d'humidification.

L'air extérieur traverse un registre et se mélange à l'air recyclé. Le mélange passe par un filtre pour éliminer impuretés et poussières.

L'air traverse ensuite une batterie de préchauffage (évite le gel et contrôle l'évaporation dans les humidificateurs), puis une batterie de réchauffage pour atteindre la température de bulbe sec visée.

L'air conditionné est insufflé dans l'espace par un ventilateur. Une partie est extraite vers l'extérieur par des extracteurs, le reste est retraité en boucle.

2.2 Climatisation d'été

L'air est refroidi et généralement déshumidifié.

L'air extérieur traverse le registre et se mélange à l'air recyclé (provenant de l'espace conditionné). Le mélange est filtré.

L'air traverse une batterie de refroidissement à température bien inférieure à la température de bulbe sec visée.

L'air refroidi traverse une membrane perforée et perd son humidité par condensation, collectée dans un bac. Il passe ensuite par une batterie de réchauffage pour remonter doucement à la température et l'humidité relative visées.

L'air conditionné est insufflé par un ventilateur. Une partie de l'air vicié est extraite, le reste est retraité en boucle.

L'air extérieur est aspiré et mélangé à l'air recyclé pour compenser les pertes par extraction.

2.3 Climatisation toutes saisons

Elle intègre les équipements pour l'été et l'hiver.

L'air extérieur traverse le registre, se mélange à l'air recyclé, et est filtré.

En mode été : la batterie de refroidissement abaisse la température à la valeur voulue. La déshumidification s'obtient en faisant fonctionner la batterie à une température inférieure au point de rosée.

En mode hiver : la batterie de refroidissement est inactive, la batterie de chauffage chauffe l'air. Un humidificateur par pulvérisation est utilisé en saison sèche pour humidifier.

3. Selon l'agencement des équipements

3.1 Système unitaire

• Le climatiseur assemblé est installé dans ou adjacent à l'espace à conditionner.
• Type courant : monoblocs de fenêtre ou muraux, avec commandes intérieures.
• L'air intérieur est refroidi par un ventilateur le soufflant sur l'évaporateur.
• L'air extérieur est chauffé par un second ventilateur sur le condenseur.
• La chaleur est prélevée dans la pièce et rejetée à l'extérieur.
• Une grande maison peut avoir plusieurs unités, chaque pièce étant refroidie indépendamment.

Deux types de systèmes unitaires :

1. Unité de fenêtre
2. Unités verticales compactes ou systèmes PTAC

1. Unité de fenêtre

Capacité faible (1 à 3 TR), installées dans une fenêtre ou un mur. Conditionnent une seule pièce. Pour les grandes pièces, on utilise plusieurs unités.

2. Unités verticales compactes ou PTAC

Capacité 5 à 20 TR, adjacentes à l'espace. Utiles pour restaurants, banques, petits bureaux. Aussi appelées systèmes split muraux ou sans gaines.

Largement utilisées dans les hôtels, elles comportent deux unités séparées : l'évaporateur à l'intérieur, le condenseur à l'extérieur, reliés par des tuyaux traversant le mur. Cela réduit l'encombrement intérieur et permet un contrôle indépendant par chambre.

Les PTAC peuvent fournir du chauffage par temps froid : directement (résistance électrique, gaz) ou par inversion du cycle frigorifique (pompe à chaleur).

Bien que flexibles, les climatiseurs unitaires sont généralement plus chers que les systèmes centralisés.

3.2 Système centralisé

Le plus important pour les grandes capacités (≥ 25 TR) ou débits > 300 m³/min, ou quand plusieurs zones d'un bâtiment doivent être climatisées.

Applications de la climatisation

Principales applications :

1. Zones de cuisson et transformation alimentaire, blocs opératoires hospitaliers, industries textile, imprimerie, photographie, etc.
2. Usage commercial : théâtres, magasins, etc.
3. Transports : voitures, trains, avions, navires — confort des passagers.
4. Usages spéciaux : centres TV, centres informatiques, musées.

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Conclusion

Nous espérons avoir dissipé tous vos doutes sur les systèmes de climatisation. Pour toute question sur les types de systèmes de climatisation, contactez-nous ou commentez.

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