Comment fonctionne un climatiseur : principe de fonctionnement d'un climatiseur, son dispositif et son schéma technique

La clé d'un fonctionnement durable et efficace d'un climatiseur réside dans son utilisation correcte et son entretien régulier. Vous êtes d'accord ? Mais pour éviter les pannes de cet équipement assez coûteux, il est souhaitable d'étudier son dispositif ainsi que le principe de fonctionnement du climatiseur.

Ce sont précisément ces questions que nous aborderons dans notre article – nous analyserons en détail les principaux éléments structurels d'un équipement climatique type. Nous parlerons également du principe et des particularités de son fonctionnement, et présenterons un schéma type. Nous compléterons l'article par des photos illustratives et des recommandations vidéo utiles.

Dispositif d'un climatiseur type

Il est difficile d'imaginer la vie confortable d'un homme moderne sans climatiseur. Et pour que l'utilisateur ne rencontre pas de problèmes et de pannes lors de son utilisation, il est souhaitable de se familiariser dans les grandes lignes avec la structure et le principe de fonctionnement de ce type d'équipement climatique. Nous parlerons ensuite des principaux composants et éléments de la conception du climatiseur.

Principaux éléments structurels de l'équipement

Si l'utilisateur voyait un climatiseur qui améliore le confort de son habitat en coupe, il y trouverait de nombreux éléments et composants structurels. Une partie d'entre eux sert à commander l'appareil et aide l'électronique standard et l'utilisateur à contrôler la situation.

Mais les principaux, qui affectent la fonctionnalité, sont les éléments de structure suivants :

• l'évaporateur, qui se trouve dans l'unité intérieure du climatiseur et sert à assurer l'absorption de la chaleur par le fluide frigorigène utilisé lors de sa transformation en état gazeux ;
• le condenseur – cet élément de structure est placé dans l'unité extérieure du climatiseur et sert à assurer la transition du fluide frigorigène présent vers l'état liquide, avec un dégagement simultané de chaleur.

Dans leur essence, les deux éléments sont des radiateurs. Qui occupent une partie importante de la structure des unités du climatiseur. Ceci est nécessaire pour assurer un échange thermique efficace entre le fluide frigorigène et l'air.

Sur le schéma est représenté l'unité intérieure d'un climatiseur typique, indépendamment de la marque, du modèle et de la puissance. Et son élément principal est toujours l'évaporateur, qui occupe la majeure partie du boîtier.

L'évaporateur et le condenseur constituent une structure composée de tubes de cuivre de petit diamètre sur lesquels sont fixées des plaques transversales en aluminium, destinées à augmenter la vitesse des échanges thermiques.

Qu'est-ce qui influe encore sur la performance des climatiseurs ?

Outre l'évaporateur et le condenseur mentionnés ci-dessus, il existe plusieurs autres éléments structurels qui assurent l'efficacité de l'équipement climatique.

Parmi ceux-ci :

• ventilateurs ;
• compresseur ;
• détendeur thermostatique (vanne).

Des éléments tels que les ventilateurs sont installés dans chaque bloc du climatiseur. Leur rôle est d'amplifier les flux d'air qui balaient l'évaporateur ou le condenseur. Cela améliore considérablement les performances globales du système.

Le compresseur peut à juste titre être considéré comme le cœur de tout climatiseur moderne. La raison en est que c'est lui qui assure le déplacement du réfrigérant dans le circuit frigorifique. Ce dernier est généralement constitué de tubes en cuivre.

Sur le schéma est représentée l'unité extérieure d'un climatiseur moderne. Son élément principal est traditionnellement le condenseur, qui est représenté en bleu. À côté de cet élément structurel se trouve un ventilateur, sans lequel il est impossible d'obtenir un fonctionnement efficace du système.

En outre, le compresseur est conçu pour comprimer le réfrigérant après l'évaporateur. Cela augmente également les performances de tout climatiseur.

Nous avons parlé du diagnostic du compresseur et des particularités de la réparation des pannes dans ce document.

Le détendeur thermostatique est destiné à réduire la pression du réfrigérant avant l'évaporateur. Cette caractéristique assure un meilleur échange thermique.

Rôle du fluide frigorigène dans le fonctionnement de l'équipement climatique

Tout climatiseur moderne est un système technique composé d'une série d'organes et de pièces. Mais tous seraient inutiles sans le réfrigérant, une substance qui passe facilement de l'état liquide à gazeux et vice versa, en libérant ou en absorbant une quantité importante de chaleur.

Il existe plus de quatre dizaines de types de fréon, mais seuls certains d'entre eux sont utilisés comme réfrigérant. Le plus demandé aujourd'hui est le R-22 – c'est avec ce gaz que sont chargés plus de 98% des climatiseurs. Mais il faut se rappeler que ses jours sont comptés et il faut en tenir compte lors de l'achat d'un équipement climatique.

Depuis de nombreuses décennies, différents types de substance appelée fréon sont utilisés comme réfrigérant – il s'agit principalement d'un mélange d'éthane et de méthane. La principale caractéristique de cette substance est sa faible température d'ébullition. Cela se produit à 5-10 °C. Pendant l'évaporation, le fréon peut chauffer jusqu'à 70-90°. Ces propriétés permettent d'évacuer une grande quantité de chaleur, et ce assez rapidement.

De plus, ce réfrigérant est incolore, inodore et, surtout, inoffensif pour la santé des utilisateurs. En même temps, le type de fréon le plus demandé aujourd'hui (R-22) a un impact négatif sur la couche d'ozone de l'atmosphère. Par conséquent, si vous êtes sensible aux problèmes écologiques, vous devriez acheter des climatiseurs fonctionnant avec le réfrigérant R-410, qui ne détruit pas les couches protectrices de l'atmosphère.

La photo montre une recharge en fréon d'un climatiseur. Mais il faut se rappeler que, conformément au soi-disant Protocole de Montréal, l'utilisation du fréon R-22 doit cesser d'ici 2030. Et c'est un point très important. Car moins il reste de temps jusqu'à cette échéance, moins il est judicieux d'acheter des climatiseurs fonctionnant avec un réfrigérant nocif.

En pratique, le rechargement du climatiseur en fréon est effectué assez rarement. Par exemple, après une réparation, un entretien, une fuite. Et dans tous les cas, le réfrigérant mentionné (R-410) ne nuira pas à la santé des utilisateurs et de leurs animaux de compagnie.

Principe de fonctionnement et schéma d'un climatiseur

Le climatiseur semble être un équipement assez simple, dont les principaux éléments structurels ne présentent pas de grande complexité. Analysons donc en détail son principe de fonctionnement, qui est également extrêmement simple.

Comment fonctionne un climatiseur type ?

En s'évaporant, les liquides absorbent la chaleur, activement, et lors de la condensation (passage de l'état gazeux à l'état liquide) ils la libèrent. Ces phénomènes physiques sont traditionnellement à la base du principe de fonctionnement des climatiseurs.

Vous pouvez vérifier que ce mode d'évacuation de la chaleur est efficace même à la maison. Par exemple, en appliquant sur votre peau une solution contenant de l'alcool qui, en s'évaporant rapidement, laisse une sensation de froid. Car la chaleur de la surface du corps est absorbée et évacuée.

En termes simples, le fonctionnement de tout climatiseur moderne repose sur les processus d'ébullition (avec absorption de chaleur) et de condensation (avec dégagement de chaleur). Lors de ces processus, l'absorption/le dégagement de chaleur se produit selon les formules illustrées sur le graphique. Où Q est la quantité de chaleur, L est la chaleur latente de vaporisation, et m représente la masse de la substance.

Il en va de même à l'intérieur. En effet, le réfrigérant liquide, une fois entré dans l'unité intérieure du climatiseur, absorbe activement et en grande quantité l'excès de chaleur, ce qui augmente considérablement sa température.

En conséquence, il s'évapore et se déplace vers l'unité extérieure (généralement située à l'extérieur du bâtiment). Là, sous l'effet de l'air plus froid soufflé en grande quantité par le ventilateur, le processus inverse se produit.

La photo montre l'évaporateur du climatiseur. Il ressemble à un radiateur ordinaire. Et c'est effectivement le cas. La conception de cet élément permet un soufflage maximal par l'air chaud de la pièce, duquel le réfrigérant absorbe la chaleur, ce qui refroidit la pièce.

C'est-à-dire que la condensation se produit, ce qui rend le réfrigérant à nouveau liquide, libérant ainsi de la chaleur. Ensuite, un nouveau cycle commence, et ainsi de suite à l'infini.

Schéma de principe du fonctionnement de l'équipement

Quel que soit le type, la catégorie ou le nom du climatiseur, le processus de refroidissement de l'air est toujours le même. Après la mise en marche, le réfrigérant est envoyé dans l'évaporateur. Sa pression est alors de 3 à 5 atmosphères et sa température se situe entre 10 et 20 °C.

Ensuite, à l'état gazeux, le réfrigérant se déplace vers le compresseur. Il est immédiatement comprimé à 15-20 atmosphères. De plus, le réfrigérant est chauffé à 70-90 °C.

Le schéma montre, de manière simplifiée, le principe de fonctionnement de tout climatiseur moderne. On y voit que le réfrigérant refroidi dans le condenseur entre dans le régulateur de débit (détendeur). Sa pression y diminue, ce qui permet au liquide de refroidir davantage. Ensuite, le réfrigérant est transporté vers l'évaporateur, où se produit le processus principal : le refroidissement de l'air tout en chauffant le réfrigérant.

Ensuite, le gaz est transporté vers le condenseur, activement ventilé par un ventilateur. Sous l'effet de l'air soufflé à une température plus basse, le réfrigérant libère de la chaleur, ce qui le fait passer à l'état liquide.

Cependant, sa température reste supérieure de 10 à 20 °C à celle de l'air ambiant. Ce problème est résolu lorsque le liquide traverse le détendeur. La pression du réfrigérant y est à nouveau réduite à 3-5 atmosphères. Cela permet au réfrigérant de refroidir davantage et il est prêt pour un nouveau cycle d'absorption de chaleur, il est donc à nouveau envoyé dans l'évaporateur.

Sur le schéma est représenté le principe de fonctionnement d'un climatiseur. Un bloc, équipé d'un évaporateur, se trouve à l'intérieur du local. L'autre, avec le condenseur, se trouve à l'extérieur. Cela permet de rendre le processus d'échange thermique aussi efficace que possible. De plus, dans le bloc situé à l'extérieur se trouve toujours le compresseur, qui est la partie la plus bruyante de l'appareil.

Particularités du fonctionnement d'un climatiseur

Le climatiseur nécessite de l'électricité pour fonctionner, mais c'est avantageux car son rendement est assez élevé.

Mais s'il y a des fluctuations régulières de tension dans le réseau, alors, pour éviter une panne de ce type d'équipement climatique, il convient d'installer immédiatement un stabilisateur.

Malgré le mode de transfert de chaleur simple et efficace, il faut toujours se rappeler que le climatiseur ne répondra aux caractéristiques annoncées que grâce à un entretien technique régulier.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo ci-dessous vous aidera à approfondir et à consolider les connaissances acquises sur le sujet :

Le principe de fonctionnement de tout climatiseur, quelle que soit la marque, le type, est assez simple. Car il repose sur les phénomènes physiques les plus simples. En même temps, il faut se rappeler que l'équipement climatique a différentes caractéristiques techniques. De plus, les climatiseurs se distinguent par leur fiabilité, leur efficacité, leur facilité d'utilisation. Ce qu'il faut prendre en compte, tout comme la future transition vers un fréon sûr, car cette particularité peut entraîner des pertes financières.

Souhaitez-vous compléter le matériel présenté ci-dessus par des informations ou des remarques utiles ? Ou avez-vous encore des questions sur le sujet de notre article ? Posez-les à nos experts et aux autres visiteurs du site dans le bloc de commentaires situé ci-dessous.