Qu'est-ce qu'un système split : structure et principe de fonctionnement des systèmes de climatisation typiques

Toute personne ayant tenté de résoudre le problème de refroidissement de l'air dans une maison ou un appartement a au moins une idée approximative de ce qu'est un système split. Cette option de climatisation a solidement supplanté les anciens « climatiseurs de fenêtre » et reste populaire depuis de nombreuses années.

Comprendre les particularités du fonctionnement d'un système split vous permettra de choisir le modèle adapté et d'organiser correctement son utilisation.

Dans cet article, nous aborderons la structure et les principes de fonctionnement des systèmes split, ainsi que les subtilités d'installation à respecter pour que l'appareil dure de nombreuses années.

L'essence du travail et le principe de fonctionnement

La fonction principale d'un système split est de refroidir l'air à l'intérieur de la pièce. L'appareil se compose de deux parties. L'une d'elles est installée à l'extérieur de la pièce, et l'autre à l'intérieur. Pour les relier par un tube étroit, un trou est percé dans l'épaisseur du mur. Le principe de fonctionnement des systèmes split est à peu près le même que celui des réfrigérateurs.

Le réfrigérant qui circule dans le tube à l'intérieur du système absorbe la chaleur de l'air situé à l'intérieur de la pièce, transporte l'énergie thermique vers l'extérieur et la restitue à l'environnement. Le circuit frigorifique du climatiseur comprend deux éléments principaux : le condenseur et l'évaporateur.

Le premier est enfermé dans l'unité extérieure de l'appareil, tandis que le dernier se trouve dans l'unité installée dans la pièce.

Les éléments principaux d'un système split sont le condenseur, le compresseur et l'évaporateur, entre lesquels circule le réfrigérant, qui transporte l'énergie thermique de la pièce vers l'extérieur.

Le réfrigérant (généralement du fréon) se déplace entre les appareils en circuit fermé. À l'intérieur de la pièce, il se réchauffe en absorbant l'énergie thermique et devient un gaz.

Ainsi, l'air est refroidi lorsqu'il traverse l'évaporateur. Pour améliorer la circulation du flux d'air dans toute la pièce, un ventilateur est utilisé.

Ensuite, le réfrigérant pénètre dans le condenseur. Il passe par le compresseur, puis se refroidit au contact de l'air extérieur plus froid. Le réfrigérant redevient liquide.

Le principe de fonctionnement d'un tel système correspond à celui d'un réfrigérateur ordinaire : on utilise ici aussi la capacité du fréon à s'évaporer à basse température.

Structure d'un système split

Pour que le fonctionnement d'un tel climatiseur soit efficace, un certain nombre d'éléments sont utilisés.

L'unité extérieure comprend généralement :

• ventilateur ;
• compresseur ;
• condenseur ;
• filtre à fréon ;
• carte de contrôle ;
• couvercle de protection ;
• raccords pour tubes en cuivre, etc.

Le ventilateur assure une circulation constante de l'air autour de l'unité pour un refroidissement rapide et stable du fréon. Ce processus se produit dans le condenseur. Le compresseur comprime le fréon, ce qui permet son passage à l'état gazeux et sa circulation dans le circuit frigorifique.

L'unité extérieure du système split est installée sur des supports spéciaux. Lors de l'installation, il faut veiller à évacuer correctement le condensat qui s'accumule.

Le filtre nettoie le fréon des impuretés qui ont pu pénétrer dans le système lors de l'installation.

Outre les éléments mentionnés, l'unité extérieure peut également être équipée d'une vanne à quatre voies, nécessaire si le modèle permet non seulement le refroidissement mais aussi le chauffage de la pièce en hiver.

Composition de l'unité extérieure : 1 – ventilateur ; 2 – échangeur de chaleur ; 3 – compresseur ; 4 – carte de commande ; 5 – dispositif de protection ; 6 – boîtier

Dans les modèles à onduleur, l'unité de contrôle se trouve presque entièrement dans la partie extérieure de l'appareil. Mais si l'onduleur est absent, l'électronique est généralement placée dans l'unité intérieure.

Cette partie se compose généralement de :

• la grille de protection ;
• le système de filtres ;
• le ventilateur ;
• l'évaporateur ;
• les lames orientables ;
• le panneau indicateur ;
• l'unité de commande ;
• les raccords de connexion, etc.

La grille de protection se trouve généralement sur le panneau avant. Elle peut être facilement retirée ou ouverte pour accéder aux éléments internes du climatiseur lors de l'entretien. L'air pénètre dans l'appareil par les ouvertures de cette grille pour être refroidi.

Le filtre grossier est un simple treillis en plastique qui retient les gros débris afin qu'ils ne pénètrent pas dans le boîtier de l'unité.

L'unité intérieure d'un système split est un appareil compact qui embellit tout intérieur. On l'installe près du mur extérieur pour réduire la distance par rapport à l'unité extérieure.

Les filtres fins sont des systèmes plus complexes qui retiennent les impuretés de petite taille : particules de poussière, odeurs indésirables, bactéries dangereuses, etc.

L'appareil est généralement équipé d'un filtre à charbon et d'un filtre électrostatique, mais il peut également être doté d'une cartouche antibactérienne ou d'autres filtres utiles.

Composition de l'unité intérieure : 1 – grille de protection ; 2,3 – filtres ; 4 – ventilateur ; 5 – évaporateur ; 6,8 – lames orientables ; 7 – panneau de commande

Comme mentionné précédemment, le ventilateur propulse l'air refroidi qui traverse l'évaporateur. Les lames orientables sont motorisées pour réguler la direction des flux d'air refroidi.

Le panneau indicateur affiche l'état de l'appareil, par exemple la température de l'air réglée, le mode de fonctionnement, etc.

Voici une description générale de la composition d'un système split. La conception de ces climatiseurs peut varier selon les fonctions supplémentaires : présence d'un inverseur, chauffage, etc. Pour une chambre ou un appartement, un climatiseur standard suffit. Le choix de l'appareil dépend de sa puissance, qui doit correspondre à la surface de la pièce.

Types, modèles, fonctions supplémentaires

Les climatiseurs domestiques modernes peuvent couvrir jusqu'à 90 m². Cependant, pour une grande maison ou un bureau, il est judicieux d'envisager l'installation d'appareils plus puissants. Le problème de la climatisation de ces grands espaces est résolu par des systèmes multi-split ou des modèles semi-industriels.

Le schéma montre clairement les particularités de fonctionnement d'un système split : le réfrigérant chauffe à l'intérieur, se déplace vers l'unité extérieure et se refroidit, puis retourne à l'intérieur.

Un système multisplit permet d'installer plusieurs unités intérieures reliées à une seule unité extérieure commune. Sur le plan économique, cette solution peut s'avérer plus avantageuse que l'utilisation de plusieurs systèmes split ordinaires, et l'aspect extérieur de la façade en bénéficie clairement.

Une alternative pour résoudre le problème de climatisation d'un grand bâtiment pourrait être le système chiller-fan coil. Si la superficie du bureau ou du cottage approche les 500 m² ou la dépasse légèrement, il vaut la peine d'envisager l'utilisation d'un système split de type semi-industriel.

La version gainable de cet appareil permet d'installer l'unité et le conduit qui y mène sous un plafond suspendu sans nuire à l'aspect de la pièce. Ces appareils peuvent non seulement purifier et refroidir l'air présent dans la pièce, mais aussi prélever de l'air frais de l'extérieur, ce qui améliore considérablement le microclimat.

Les climatiseurs à cassette sont installés de manière à ce que la grille par laquelle l'air est fourni devienne une partie du faux plafond. L'air froid se propage rapidement et uniformément dans la pièce. Pour en savoir plus sur les principes de fonctionnement des splits à cassette, lisez plus loin.

Dans les pièces de forme complexe ou là où il n'y a pas de plafond suspendu pour une raison quelconque, on installe des systèmes sol-plafond.

Que faut-il savoir sur les modèles à onduleur ?

Il existe des modèles de systèmes split avec et sans inverter. Les deux options sont populaires, mais il ne fait pas de mal de connaître la différence. Un inverter est un dispositif capable de fournir une alimentation électrique spéciale au compresseur.

Le principe de l'inverter consiste à convertir le courant alternatif en courant continu.

Les systèmes split avec inverter consomment environ 30 à 40 % d'électricité en moins que les modèles classiques. La durée de vie de ces appareils est également plus longue.

Ensuite, les caractéristiques du courant continu sont modifiées pour le reconvertir en courant alternatif, mais avec de nouvelles valeurs, et l'alimentation électrique est transmise au compresseur.

En conséquence, la puissance de fonctionnement du compresseur varie en fonction de la situation : la température de confort à laquelle l'air doit être refroidi et les paramètres initiaux existant au moment du démarrage du système.

En présence d'un inverter, le climatiseur fonctionne en continu, il ne s'arrête pas. Pourquoi cela ? Malgré le fonctionnement continu de l'appareil, le système inverter permet de réduire la consommation d'électricité d'environ 30 % par rapport à un modèle aux caractéristiques similaires mais sans inverter.

L'absence de cycles réguliers de marche-arrêt est bénéfique pour le fonctionnement du climatiseur et permet d'augmenter sa durée de vie d'une fois et demie à deux fois. Un tel climatiseur peut rester allumé toute la journée sans que vous ayez à vous soucier des factures d'électricité.

Les hautes performances d'exploitation sont obtenues grâce à l'amélioration du rendement de l'échangeur de chaleur, ainsi qu'à un microprocesseur moderne qui régule le fonctionnement de l'appareil.

On considère que les splits systems équipés d'un inverter sont capables d'établir plus rapidement la température optimale dans la pièce et de la maintenir ensuite au niveau souhaité. Ces appareils produisent nettement moins de bruit que leurs homologues non inverter.

Sur notre site, il y a un article où nous avons fait une comparaison des systèmes split avec et sans onduleur. Pour plus de détails, suivez le lien.

Climatiseur avec pompe à chaleur

Si le split system est équipé d'une pompe à chaleur, vous pouvez l'utiliser en toute confiance pour chauffer la pièce en hiver. Certains acheteurs pensent à tort que l'unité intérieure du climatiseur est équipée de résistances chauffantes, ce qui est totalement faux.

En réalité, ce climatiseur dispose d'une vanne à quatre voies et d'un système de contrôle qui inverse en quelque sorte le processus de refroidissement.

L'appareil ne refroidit plus la pièce, mais l'extérieur, c'est-à-dire qu'il fonctionne comme une pompe à chaleur de type « air-air ». Pour comprendre comment chauffer une pièce avec de l'air extérieur froid, il faut étudier le fonctionnement de la pompe à chaleur.

Le fonctionnement de cet appareil utilise également la capacité du réfrigérant (toujours le même fréon) à chauffer à basse température.

Bien que l'air extérieur reste froid, il contient une certaine quantité d'énergie thermique de faible potentiel. Le réfrigérant absorbe ces miettes d'énergie, les concentre, passe par un compresseur qui augmente la pression et restitue la chaleur à l'air intérieur. Les flux d'air se réchauffent et se répandent dans la pièce.

En conséquence, le chauffage s'effectue avec une très faible consommation d'électricité. Cette option est considérée comme un moyen économique et sûr de chauffer un logement. Il convient de noter que les principes de fonctionnement d'un split system et d'une pompe à chaleur sont très similaires. Cependant, il ne faut pas considérer la pompe à chaleur intégrée au split system comme le moyen principal de chauffer une pièce, c'est plutôt une option auxiliaire.

Lors de l'achat d'un appareil, il convient d'étudier attentivement les conditions d'utilisation et les caractéristiques techniques de l'appareil. La pompe à chaleur est efficace dans les latitudes méridionales pendant un hiver doux à des températures de +5…-15 degrés. À -20, le chauffage est quasiment impossible.

Particularités d'installation et règles d'utilisation

Le processus d'installation d'un système split est relativement simple, mais les techniciens inexpérimentés devraient néanmoins confier cette mission à des professionnels familiarisés avec le travail des équipements frigorifiques. Habituellement, on installe d'abord l'unité intérieure et extérieure, on perce un trou dans le mur et on relie les appareils par un tube.

Pour le bon fonctionnement d'un système split, ses filtres doivent être nettoyés régulièrement pour les débarrasser des impuretés. Il faut éviter la surchauffe de l'équipement, les variations de tension et les interférences électromagnétiques.

La partie la plus critique est le chargement du système en fréon. Même si le propriétaire de l'appartement a effectué lui-même tous les autres travaux, il est préférable de confier cette étape à un technicien expérimenté, l'expérience montre que c'est plus fiable.

Une installation incorrecte peut réduire considérablement l'efficacité du climatiseur, et elle est également la cause la plus fréquente de pannes de cet équipement.

Il est très important de bien choisir l'emplacement de l'unité intérieure. Si le flux d'air froid est dirigé vers une surface proche, l'équipement fonctionnera de manière incorrecte et l'air refroidi se répandra de manière inégale dans le volume de la pièce. Le fonctionnement de l'unité extérieure s'accompagne généralement de la formation de condensat.

L'emplacement de l'unité intérieure du système split doit être choisi de manière à ce qu'aucun obstacle ne gêne la libre circulation des masses d'air passant à travers son boîtier.

Il faut veiller à évacuer cette humidité à l'aide d'un tube spécial afin que l'eau ne coule pas le long du mur. Si le système split est installé correctement, il ne reste plus qu'à assurer son fonctionnement normal. Il est recommandé de régler la température de refroidissement entre 21 et 23 degrés.

Des températures plus basses sont également acceptables, mais ce mode de fonctionnement crée une charge supplémentaire sur le système. De plus, une trop grande différence entre la température à l'intérieur et à l'extérieur du bâtiment peut avoir des conséquences néfastes pour la santé.

Il est préférable d'installer l'unité intérieure de manière à éviter l'exposition directe au soleil.

Le perçage du mur extérieur lors de l'installation du système split est effectué à l'aide d'un équipement spécial, par exemple un dispositif de forage au diamant pour le béton.

Outre le risque de surchauffe, il est possible que la lumière vive interfère avec le signal de la diode électroluminescente. Pour prolonger la durée de vie du système, il est préférable de fermer les fenêtres et les portes pendant son fonctionnement. Bien entendu, il est nécessaire d'aérer le logement périodiquement ou d'acquérir un modèle qui aspire l'air de l'extérieur.

L'équipement doit être protégé contre une exposition excessive à la chaleur ou aux champs électromagnétiques. Tous les six mois, il faut nettoyer les filtres. L'unité extérieure doit être protégée des intempéries.

Les variations de tension présentent un danger pour l'équipement si la différence entre les valeurs nominales et réelles dépasse 15 % de la norme.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez voir ici une description visuelle des principes de fonctionnement d'un tel système :

Cette vidéo décrit l'expérience pratique de l'utilisation d'un système split avec chauffage :

La fiabilité des systèmes split et leur simplicité d'utilisation en ont fait une option exceptionnellement populaire pour la climatisation des locaux résidentiels. Avec une installation correcte et le respect des conditions de fonctionnement, cet équipement peut fonctionner parfaitement pendant une très longue période.

Vous n'arrivez toujours pas à choisir un système split adapté ? Ou pouvez-vous compléter notre article par un conseil pertinent ? N'hésitez pas à laisser vos commentaires, poser des questions et partager votre expérience dans l'espace situé sous l'article.