Fonctionnement de la climatisation : le guide complet (2021)

Comment fonctionne un climatiseur ?
Comment rafraîchir l'air ?
Quelles sont les différences entre la climatisation air-air et la climatisation air-eau ?
Le fonctionnement de la clim réversible et le fonctionnement de la clim portable...

Nous vous expliquons ici comment marche la climatisation.

Fonctionnement de la climatisation

La climatisation : définition

La climatisation est une installation qui permet de réguler les conditions climatiques (température, ventilation, humidité) à l’intérieur.


On trouve la climatisation dans les logements, les bureaux, les hôpitaux et les moyens de transport.


La climatisation est principalement utilisée en été, durant les périodes chaudes, pour rafraîchir.


Si la climatisation est également capable de produire du chauffage, on parle de climatisation réversible.

Quelle est la différence entre réfrigération et climatisation ?

Climatiseurs et réfrigérateurs appartiennent tous les deux à l’univers des appareils frigorifiques : ils maintiennent une température plus froide que celle de l’environnement naturel.

  • La réfrigération consiste à prélever du froid et à le transférer dans un lieu (fluide réfrigérant comprimé et condensé sous haute pression, puis évaporé). Elle sert notamment à conserver les aliments à basse température.
  • Alors que la climatisation consiste à puiser de l’air chaud, le rafraîchir, puis le rediffuser. L’énergie thermique est retirée de l’air de la pièce, tout comme l’humidité qui s’y trouve. Les deux sont condensés autour des parties froides du climatiseur.


Toutefois le principe est sensiblement le même : le refroidissement d’un fluide, liquide ou gazeux, par l’évaporation d’un autre fluide, appelé réfrigérant.


Si ce n’est que la climatisation régule l’humidité et purifie l’air, tandis que la réfrigération se contente de le refroidir.

Contrairement au réfrigérateur, le climatiseur est doté d’un ventilateur pour faire circuler l’air et le faire s’évaporer plus rapidement.


 Le circuit comprend :

  • un compresseur
  • un évaporateur
  • un condenseur ou ventilo-condenseur
fonctionnement de climatiseur

Enfin, la température de réfrigération est très basse, pour lutter contre la prolifération des bactéries.


Tandis que la climatisation fournit une température et une humidité confortables.

Qu’est-ce que l’air conditionné ?

L’air climatisé est un air réfrigéré, ventilé et purifié soit par :

  • un climatiseur mobile monobloc
  • un climatiseur mono ou multi split avec unité extérieure
  • une pompe à chaleur
  • une centrale de traitement de l’air
  • un ventilo-convecteur (ce i permet de filtrer et d’épurer l’air d’un local grâce à une série d’échangeurs de filtration et de traitement)
  • un système close control
  • un chiller
  • un système hydronique de circuits à eau réfrigérée et bornes de ventilation

La différence vient des dimensions, du volume d’air traité, de la capacité de refroidissement, des différentes fonctions et de la destination de l’air (environnement de travail, chambre stérile…)

Par exemple les climatiseurs domestiques travaillent avec de l’air en circuit fermé, tandis que les unités de close control sont destinées aux salles électroniques qui requièrent une hygrométrie très précise.

Les fonctions principales du climatiseur

  • Refroidissement de l’air ou de l’eau
  • Chauffage de l’air ou de l’eau
  • Humidification / Déshumidification de l’air
  • Filtrage/purification de l’air
  • Mélange air intérieur/extérieur
  • Ventilation

Fonctionnement général d’une clim

Fonctionnement général d’une clim
  1. L’air chaud ambiant est absorbé par le liquide frigorigène contenu dans l’appareil.
  2. L’échangeur évaporateur transmet le fluide frigorigène à l’air.
  3. Se produit alors un changement de phases : liquide, gazeux, puis les deux.
  4. Le compresseur augmente la pression et la température du fluide gazeux.
  5. Le détendeur diminue cette pression avant évacuation du liquide dans le condenseur.
  6. Le condenseur récupère la chaleur du gaz.
  7. L’unité ventile l’air rafraîchi.

En mode chauffage, le cycle de fonctionnement est inversé.
La climatisation réversible prélève l’air chaud à l’extérieur et le réintroduit dans la pièce.

Pour obtenir la température souhaitée, le compresseur doit fonctionner à plein régime. Une fois la température programmée atteinte, le climatiseur s’arrête. Il redémarrera lorsque la température de la pièce augmente à nouveau.

C’est pour cette raison que l’on parle de « cycles de climatisation ».

Le fonctionnement d’un climatiseur mobile (climatiseur monobloc) est sensiblement différent : il n’y a qu’une seule unité intérieure, et l’air chaud est expulsé à l’extérieur via une gaine flexible.

Qui est l’inventeur de la climatisation ?
Il y eut tout d’abord le médecin américain John Gorrie qui eut l’idée de faire rafraîchir les chambres d’hôpital avec des bassines de glace (importée depuis Boston !) suspendues au plafond et ventilées. En 1851, Gorrie obtient le brevet N° 8080 pour « une machine pour la ventilation et le rafraîchissement de l’air tropical […] ».

Un peu plus tard, en 1906, l’ingénieur Willis Carrier lance l’air conditionné à l’échelle industrielle, notamment dans les cinémas.

Le frigorigène, qu’est-ce que c’est ?

frigorigène

Dans le fonctionnement de la climatisation, vous entendrez souvent parler de fluides frigorigènes ou de gaz frigorigènes.

Cela désigne les CFC (chlorofluorocarbone) et les HCFC (hydrochlorofluorocarbone) utilisés dans l’industrie frigorifique.

Ce sont des réfrigérants communs, qui malheureusement produisent des gaz à effet de serre.

Dans un souci d’avancée environnementale, les fabricants e climatisation utilisent de plus en plus des gaz réfrigérants (ou frigorigènes) R 410 A (HFC) qui restent cependant polluants, ou des mélanges de fluides comme le R32 (3 fois moins polluant que le HFC, mais 600 fois plus que le CO2 !)

De nouveaux frigorigènes font progressivement leur apparition.

Il s’agit du HFO (hydrofluorooléfine), des hydrocarbures « naturels », l’ammoniac (NH-3 ou R-17), le dioxyde carbone (CO2)…

Pour remédier à ce problème (majeur) de la production de gaz à effet de serre liée à la climatisation, les fabricants se penchent sur un autre fonctionnement des climatiseurs :

  • La climatisation solaire, qui mélange de l’ammoniac avec de l’eau en compression thermique 
  • Et la bio climatisation, aussi appelée rafraîchisseur d’air évaporatif (RAE), qui injecte de l’eau dans un média avec un flux d’air qui le traverse pour se charger en humidité, refroidissant ainsi l’air insufflé.

En climatisation, le fluide frigorigène est transporté par des tubes en cuivre (norme EN1412).

Les unités de mesure de la climatisation

Le bruit : en décibels (dB)
Bien que les climatiseurs aient fait de gros progrès sur leur nuisance sonore, ils ont toujours un moteur et une ventilation, source de bruits.

  • Les climatiseurs les plus silencieux sont les climatiseurs split, à moins de 30 dB et avec une option « silence ».
  • Les climatiseurs monobloc sont mesurés à 50-55 dB (équivalent d’une machine à laver).
  • Les climatiseurs multi-split atteignent 45-55 dB en moyenne pour leur unité extérieure. Ce qui est parfois à l’origine de conflits de voisinage, bien qu’on estime qu’une « nuisance sonore » commence seulement à 60 dB.

Pour rendre votre climatiseur moins bruyant, vous pouvez utiliser un tampon silent block ou un cache clim insonorisant.

La puissance électrique : en Watts (W)
La puissance électrique de la climatisation est décisive lorsque vous choisissez votre appareil. Une puissance non adaptée à la surface de la pièce à climatiser entraîne une surconsommation d’électricité et une inefficacité.

On estime qu’un climatiseur doit atteindre entre 100 et 130 Watts par mètre carré pour une hauteur sous plafond standard de 2,50 m.

Le taux d’humidité : en %
La climatisation sert également à contrôler l’humidité dans une pièce.
C’est ce qui en fait un équipement indispensable pour les régions tropicales ou littorales.

Le taux d’humidité normal de l’air est de 50 à 60 %. Au-delà de ce taux, l’humidité pose des problèmes de santé (problèmes respiratoires, rhumatismes…) aux occupants et de corrosion aux objets et équipements électroniques comme au mobilier.

Point intéressant, la fonction de déshumidification n’est pas forcément solaire des fonctions de chauffage et de ventilation. Vous pouvez assécher l’air sans changer la température.

La température : en degrés Celsius (°C)

Le degré Celsius est l’unité de l’échelle de température du Système international depuis 1948.
Il est l’unité d’usage courant à travers le monde, à l’exception des États-Unis qui utilisent toujours l’échelle Fahrenheit.

Quelle(s) différence(s) entre climatisation air-air et climatisation air-eau ? 

Le concept de climatisation « air-air » ou « air -eau » ne s’applique qu’aux systèmes de climatisation utilisant la pompe à chaleur réversible.

Dans le cas de la climatisation par pompe à chaleur air-air, celle-ci extrait l’air chaud de l’intérieur, et l’expulse vers l’extérieur via des ventilo-convecteurs. Inversement en hiver : elle capte l’air froid à l’extérieur, le chauffe et l’insuffle à l’intérieur. L’énergie est gratuite : elle provient de l’air existant.

En ce qui concerne le fonctionnement d’une clim réversible avec la climatisation par pompe à chaleur air-eau, le principe est différent.

En hiver, elle extrait l’air froid à l’extérieur, récupère les calories et utilise leur pouvoir énergétique pour chauffer l’eau qu’elle envoie dans les radiateurs ou le plancher chauffant. En été, il faut la coupler avec un ventilo convecteur pour obtenir de l’air frais (l’eau diffusée par le réseau de chauffage au sol peu difficilement être rafraîchie par frigorigènes en dessous de 15 degrés, et le sol lui-même chauffé va faire monter cette température.).

Peut-on brancher la climatisation sur le Wi-Fi (climatisation connectée) ?

brancher la climatisation sur le Wi-Fi

Absolument. C’est même un grand classique de la domotique !

Plusieurs interfaces permettent de connecter votre climatiseur ou votre pompe à chaleur au réseau Wi-Fi.

De cette manière, vous pourrez piloter votre clim à distance, depuis votre ordinateur ou votre smartphone… et même en utilisant Alexa !

Consultez votre revendeur ou votre fabricant de climatisation : il vous recommandera un modèle nouvelle génération, adapté pour un pilotage à distance par domotique, via une appli mobile. Vous ferez ensemble le schéma de climatisation de maison.

Quels sont les accessoires indispensables de la climatisation ?

Télécommande pour climatiseur

telecommande de climatiseur

Plus aucun climatiseur ne saurait se séparer de sa télécommande.

De plus en plus ressemblantes à des petits smartphones, les télécommandes de climatiseur permettent d’ajuster et de régler votre climatisation dans toute la maison.

Habillage pour groupe de climatisation

habillage de climatiseur

Un climatiseur est rarement design. Fort heureusement, il existe plusieurs façons de dissimuler votre système de climatisation avec des solutions d’habillage pour climatisation.

La plupart du temps il s’agit de caissons d’habillage, de caches en aluminium, bois ou PVC…

Le cache clim doit être choisi pour cet usage : votre bloc doit pouvoir continuer de fonctionner normalement.

Il est également possible de recourir à un réseau aéraulique de climatiseur gainable (gaines flexibles dissimulées sous un faux plafond)

Liaisons flare et raccordements frigorifiques SAE et NPT

Le fonctionnement de la climatisation suppose de faire appel à des raccordements frigorifiques, c’est-à-dire avec des typologies, diamètres et filetages très spécifiques (ce ne sont pas les mêmes raccords qu’en plomberie).

Demandez de l'aide à un professionnel pour la pose de votre climatiseur

Bac de récupération des condensats ou pompe de relevage

Lorsque de climatiseur fonctionne, l’écoulement de climatiseur (condensat) est normal.

Il y a d’ailleurs un bac à condensats prévu pour récupérer cet écoulement. Si vous ne souhaitez pas vidanger manuellement votre bac à condensats, vous pouvez le relier à une pompe de relevage.

N’utilisez pas cette eau pour arroser vos plantes ou pour abreuver vos animaux.

Goulotte de climatisation

La goulotte de climatiseur permet à la fois de dissimuler et protéger les tuyauteries (câble électrique, liaison frigorifique, ou tuyau de climatisation). Elle est généralement en PVC, comme les goulottes de fils électriques.

Support pour climatiseur, silent blocks et plots anti vibrations

support de climatisation

Le support de climatiseur est indispensable pour mettre en place et fixer l’unité extérieure.

Le support mural se fixe par vis et boulons. On peut y ajouter des silent blocks anti vibrations pour que l’unité de climatisation fasse moins de bruit.

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