Peut-on utiliser un climatiseur pour le chauffage par grand froid et comment le préparer à cette tâche ?

Les froids arrivent et vous n'avez pas encore décidé comment chauffer votre logement ? Utiliser un climatiseur à cette fin est très économique et tentant, mais vous ne voulez pas risquer son bon fonctionnement, n'est-ce pas ? Nous vous aiderons à comprendre s'il est possible d'utiliser un climatiseur pour le chauffage par grand froid, pourquoi et dans quels cas cela peut être dangereux pour l'équipement.

Nous vous expliquerons également ce qu'il faut faire pour pouvoir utiliser le climatiseur plus longtemps, à des températures plus basses. Nous analyserons dans quelle mesure une telle utilisation est judicieuse et efficace. Pour plus de clarté, nous illustrerons tous les points importants avec des photos et des schémas, et à la fin de l'article, des vidéos instructives vous attendent sur le sujet.

Pourquoi un système split chauffe-t-il ?

Pour comprendre ce qui peut mal se passer lorsque l'on allume le climatiseur par grand froid, il convient d'abord de comprendre ce qui se produit lors d'un fonctionnement normal du système en mode chauffage.

Contrairement aux radiateurs portables de tout type, un système split ne produit pas de chaleur à partir de l'énergie consommée, il la transporte simplement de l'extérieur vers l'intérieur ou vice versa, selon le mode. Extraire de la chaleur à l'extérieur lorsque la température y est inférieure à zéro semble irréaliste ? Ce n'est qu'une première impression.

Les principaux composants de tout système split sont le compresseur, un radiateur avec ventilateur dans chaque unité et une canalisation de fluide frigorigène les reliant. Le réfrigérant est le principal magicien de cet ensemble : c'est grâce à ses propriétés physiques qu'il devient possible d'obtenir de la chaleur par temps froid et de la fraîcheur par temps chaud.

En mode chauffage, les unités intérieure et extérieure du climatiseur échangent leurs rôles. Généralement, le flux de fluide frigorigène est redirigé via une vanne à quatre voies.

Le trajet du fluide frigorigène dans les climatiseurs utilisés en hiver pour le chauffage à basse température est le suivant :

• Du radiateur de l'unité intérieure, du réfrigérant liquide refroidi est fourni.
• En entrant dans l'unité extérieure, il se réchauffe et s'évapore, car le point d'ébullition du réfrigérant est de -40 ou -51⁰C, et à l'extérieur même en hiver il fait plus chaud. Après son passage dans le radiateur extérieur, la température du frigorigène augmente, c'est-à-dire qu'il reçoit de l'énergie thermique.
• L'énergie obtenue est de faible potentiel, et ne peut donc pas être immédiatement transmise à l'air intérieur. Le compresseur comprime le réfrigérant gazeux, et sa température monte à 70 – 90⁰C. Dans cet état, le frigorigène est acheminé vers l'unité intérieure.
• En passant à travers le radiateur de l'unité intérieure, soufflé par le ventilateur, l'agent frigorifique cède de la chaleur à l'air ambiant, et se refroidit et se condense en liquide. La boucle est bouclée, tout recommence depuis le début.

Grâce à ce principe de fonctionnement, les systèmes split sont également classés dans le groupe des pompes à chaleur, car ils transportent et transfèrent la chaleur de l'extérieur vers l'intérieur ou vice versa.

Lors de l'évaporation du frigorigène, du condensat – l'humidité de l'air – se dépose sur les tubes et gèle instantanément. Pour faire fondre ces formations de glace et ne pas gêner le fonctionnement, la plupart des climatiseurs passent périodiquement en mode dégivrage pendant 5 à 15 minutes.

Pour fonctionner, l'électricité est nécessaire à la pompe elle-même – le compresseur, ainsi qu'à deux ventilateurs. Ensemble, ils consomment 3 à 7 fois moins d'énergie que ce que le système produit – ce qui signifie que le chauffage par climatiseur est 3 à 7 fois plus économique qu'avec un convecteur électrique ou à gaz, un radiateur infrarouge ou tout autre appareil de chauffage.

En quoi le gel est-il dangereux pour un climatiseur ?

Le principe de fonctionnement du climatiseur est assez simple, mais un changement de conditions à n'importe quelle étape peut entraîner une panne grave.

Premièrement, le démarrage d'un compresseur froid est dangereux. L'huile qu'il contient s'épaissit à basse température, donc l'unité fonctionne avec une charge accrue.

De plus, sans lubrification, le frottement des pièces métalliques produit des copeaux qui obstruent et endommagent le système. Par conséquent, même un nouveau compresseur installé pour remplacer un compresseur défectueux peut tomber rapidement en panne même en cas d'utilisation correcte.

Deuxièmement, le frigorigène dans le radiateur extérieur peut ne pas avoir le temps de s'évaporer. L'activité du transfert de chaleur dépend de la différence de température. Par conséquent, avec une température extérieure légèrement positive, le frigorigène, en se réchauffant à partir de -40⁰C, absorbera beaucoup d'énergie thermique.

Si à l'extérieur il fait -30⁰C, le réfrigérant peut ne pas avoir le temps de se réchauffer jusqu'à son point d'ébullition. Résultat : du frigorigène liquide pénètre dans le compresseur et sa panne inévitable due à un coup de bélier.

Le troisième danger est le gel du condensat et la glaciation.

Rappelez-vous, en mode chauffage, les unités du système split échangent leurs rôles, donc le condensat se forme sur le radiateur qui se trouve à l'extérieur.

La glace qui se forme sur l'unité extérieure entrave les échanges thermiques et peut gêner le ventilateur, ce qui augmente la charge sur tous les composants du système. Le dégivrage automatique est conçu pour résoudre ce problème, mais l'eau qui s'écoule du radiateur réchauffé gèle souvent immédiatement dans le bac. Lorsque la couche de glace atteint une certaine épaisseur, les pales du ventilateur s'y figent et le climatiseur perd sa capacité de fonctionnement.

Le condensat dans le tuyau de drainage peut également geler au point de sortie extérieure – si le climatiseur fonctionne en mode refroidissement. Cela peut être nécessaire en hiver dans les serveurs ou dans le mode de dégivrage mentionné ci-dessus. Un tel bouchon de glace empêche l'évacuation ultérieure du condensat, qui commence à suinter le long du mur, provoquant le développement de moisissures dans l'unité intérieure et pouvant la mettre hors service.

Même le fonctionnement en refroidissement en hiver peut entraîner des problèmes. Dans ce cas, le climatiseur capte trop de froid de l'extérieur et le condensat sur l'unité intérieure se transforme en givre et en glace. Naturellement, cela est également néfaste pour l'équipement. De plus, le problème du démarrage à froid du compresseur reste d'actualité.

Avec quels climatiseurs peut-on se chauffer ?

Lors de l'achat d'un système split, il convient de rechercher dans la description le mot « réversible » : c'est lui qui indique la capacité de l'appareil à changer la direction du flux de frigorigène et à fonctionner en chauffage.

La fonction de chauffage est présente dans la plupart des systèmes modernes, seule la température à laquelle elle peut être utilisée diffère. Elle est indiquée par un symbole de soleil ou le mot Heat.

Après les problèmes décrits, on pourrait avoir l'impression que la fonction chauffage des climatiseurs est inutile et dangereuse pour l'appareil, mais ce n'est pas le cas. Le système split ne sauvera pas en cas de grand froid, mais aidera à créer un microclimat confortable en demi-saison, lorsque le chauffage central est éteint et qu'il fait plus froid dehors, ou dans un climat tempéré.

La température minimale à laquelle un système split peut être mis en chauffage dépend du modèle – elle est indiquée dans le manuel.

Il existe certaines régularités dans la répartition de ces températures :

1. Les climatiseurs à commande linéaire ne peuvent généralement être utilisés que jusqu'à -5⁰C, car le compresseur s'arrête constamment et a le temps de refroidir avant de redémarrer.
2. Les modèles inverter fonctionnent généralement jusqu'à -15⁰C, mais certains appareils spécialisés sont efficaces jusqu'à -20 et même -30⁰C.
3. Il est parfois possible d'étendre la plage de températures de fonctionnement déclarée par le fabricant en installant un kit hiver – nous en reparlerons plus en détail plus loin.
4. Les climatiseurs monobloc avec fonction chauffage ne dépendent pas de la température extérieure, mais ne se distinguent pas non plus par leur économie. En hiver, ils fonctionnent comme un convecteur ordinaire, avec un rendement légèrement inférieur à 1.
5. Les systèmes avec le réfrigérant R22 sont moins efficaces et résistants aux basses températures que ceux remplis de frigorigène R410A ou R32.

Il est à noter que même les modèles qui fonctionnent sans problème à basse température réduisent considérablement l'efficacité et l'économie du chauffage lorsque la température extérieure baisse.

Il n'est pas possible de simplement remplacer le fréon R22 d'un climatiseur par un autre plus efficace et moderne – sa pression de fonctionnement est deux fois inférieure et les pièces du système ne sont pas conçues pour supporter une pression plus élevée.

Compte tenu des limites de température de fonctionnement et de l'irrégularité des performances, le climatiseur ne peut pas être l'appareil de chauffage principal pour les habitations dans les régions du nord.

Différences de conception des climatiseurs résistants au gel

Pourquoi un climatiseur peut-il être allumé par un gel de -30 °C alors que d'autres ne devraient pas être mis en marche dès -5⁰C ? La réponse est simple : les particularités de conception et d'équipement. Le coût d'un système split n'est pas toujours directement proportionnel à ses capacités, il est donc utile de connaître les solutions de conception efficaces qui existent.

Pour savoir si un climatiseur particulier peut être allumé en hiver pour le chauffage ou si cela est dangereux pour l'appareil, faites attention aux détails suivants.

Tout d'abord, le kit basse température doit être intégré en usine pour éviter le démarrage à froid du compresseur et le gel du condensat.

Comme nous l'avons déjà mentionné, les modèles inverter sont préférables en hiver car leur compresseur ne s'arrête pas une fois la température ambiante atteinte, mais réduit seulement sa vitesse. Cela signifie qu'il ne refroidit pas à chaque fois et ne redémarre pas en surcharge, et c'est également plus avantageux en termes de consommation d'énergie.

L'échangeur de chaleur de l'unité extérieure peut être agrandi afin que le fréon à l'intérieur puisse s'évaporer complètement et absorber un maximum de chaleur de l'air avant d'entrer dans le compresseur.

Une grande surface d'échangeur de chaleur permet au système split de fonctionner efficacement même avec une faible différence entre les températures d'ébullition du réfrigérant et de l'air extérieur.

Il existe également des échangeurs de chaleur à double circuit, dans lesquels les performances sont régulées par le raccordement d'un circuit de circulation de fréon supplémentaire. L'unité extérieure et l'échangeur de chaleur peuvent inclure des enveloppes supplémentaires et des accumulateurs de chaleur, afin d'utiliser l'énergie dégagée par l'équipement en fonctionnement.

Un compresseur de puissance supérieure comprime le gaz plus fortement, le chauffant à des températures plus élevées. Dans les modèles industriels, on trouve également des compresseurs à spirale qui ne craignent pas l'entrée de fréon liquide.

Le réfrigérant lui-même peut avoir différentes propriétés. Le R-22, bon marché et répandu, s'évapore à -40⁰C et peut absorber 233 kJ/kg de chaleur. En comparaison, le tout nouveau R-32 s'évapore à -51,7⁰C et peut retenir jusqu'à 390 kJ/kg de chaleur.

Cela signifie que, dans des conditions identiques, le second chauffera plus rapidement et plus efficacement dans l'échangeur de chaleur, et le climatiseur ou le système split fonctionnera avec une consommation d'énergie moindre et un rendement plus élevé.

Le type de réfrigérant détermine également le type d'huile lubrifiant le compresseur. Le R-22 fonctionne avec une huile minérale qui conserve une viscosité acceptable jusqu'à -5⁰C, tandis que le R410A et le R32 utilisent une huile synthétique résistante jusqu'à -7⁰C. La différence semble minime, mais combinée à d'autres facteurs, elle devient significative.

Le Mitsubishi Zubadan est la série la plus célèbre de pompes à chaleur fonctionnant en hiver à des températures allant jusqu'à -25⁰C. Elles coûtent 3 à 5 fois plus cher que les splits-systems capables de chauffer seulement lors de légères gelées.

Plus le climatiseur comporte de ces améliorations, plus il peut fonctionner à basse température. Cependant, pour de nombreux modèles inverter, il n'est même pas nécessaire de connaître la température limite admissible : le contrôle électronique ne démarrera tout simplement pas le système s'il fait trop froid dehors.

Kit hiver pour climatiseur

Dernièrement, on voit de plus en plus souvent des offres pour équiper un climatiseur d'un kit hiver. Les vendeurs de cet équipement affirment que son installation rendra le climatiseur un chauffage efficace pour tout l'hiver, même par grand froid. Voyons si c'est le cas.

Composants du kit pour fonctionnement hivernal

Le kit basse température comprend généralement 3 composants : le chauffage du bac de condensats, le chauffage du carter du compresseur et un régulateur de vitesse du ventilateur. Il peut également inclure un capteur de température et une carte de commande – séparée pour chaque composant ou commune à tous.

Le chauffage du bac de condensats est nécessaire pour éviter le gel du condensat qui s'écoule du radiateur lors de l'activation du mode de dégivrage.

Le chauffage du carter est un fil ou une plaque qui entoure le compresseur à l'endroit où l'huile s'accumule.

Il est préférable d'activer le chauffage du compresseur avant le démarrage du climatiseur, afin que l'huile ait le temps de chauffer. En pratique, le chauffage a souvent lieu soit uniquement pendant le fonctionnement, soit uniquement pendant l'arrêt. Seule la seconde option garantit la sécurité du compresseur, mais elle est moins avantageuse en raison de la consommation d'énergie accrue.

Grâce au chauffage du carter, on peut éviter un démarrage à froid et le fonctionnement du compresseur avec une lubrification épaissie par le gel, ce qui réduit la charge au démarrage et l'usure des pièces mobiles.

La régulation de la vitesse de rotation du ventilateur détermine l'activité des échanges thermiques entre le réfrigérant et l'air extérieur : plus le flux d'air est fort, plus la chaleur est transférée. En mode chauffage, ce n'est pas critique, car l'échange thermique doit être maximal et la vitesse élevée du ventilateur est réglée en usine.

C'est une autre affaire si le climatiseur fonctionne en refroidissement à une température inférieure à +14 – +18⁰, autorisée par le fabricant. Alors le fréon peut libérer trop de chaleur, et l'unité intérieure commencera à geler : elle se couvrira de givre et de glace, le condensat gèlera. Pour éviter cela, le ventilateur ralentit.

L'installation d'un kit hiver est-elle judicieuse ?

Après l'installation du kit basse température, le propriétaire peut se demander : peut-on désormais chauffer la pièce avec le climatiseur par basses températures extérieures ? La réponse est oui, c'est possible, car c'est désormais sans danger pour le climatiseur. L'exception concerne une installation non qualifiée ou un équipement artisanal.

Si de l'eau tombe du toit sur le climatiseur et forme d'énormes glaçons, le kit hiver ne sauvera pas – un auvent de protection est nécessaire.

Est-ce efficace ? Le chauffage par climatiseur est apprécié pour son économie : son COP peut atteindre 3 à 5, voire 7, selon le modèle. Cela est dû au fait que le système split est le seul chauffage qui ne produit pas de chaleur. Le fonctionnement du compresseur et des ventilateurs nécessite beaucoup moins d'énergie que ce que le système peut transférer dans la maison.

Le COP annoncé, ou comme l'écrivent les fabricants, le COP, est valable en mode chauffage à +7⁰ à l'extérieur. Avec le refroidissement, la différence de température entre l'air et le fréon diminue, ce qui détériore l'échange thermique et réduit l'efficacité du climatiseur.

À une température inférieure à -15⁰C, le COP du climatiseur diminue à environ 1 %, c'est-à-dire que pour chaque kilowatt d'électricité consommé, on ne peut obtenir qu'1 kW de chaleur. Les convecteurs ordinaires ou les radiateurs infrarouges ont de telles performances, et ils sont moins chers et ne dépendent pas de la température extérieure.

Bien sûr, ces calculs sont approximatifs, le résultat dépend fortement du modèle de climatiseur, du kit basse température et même du schéma de connexion du second. Mais le fait est que plus la température extérieure est basse, moins le chauffage par système split est efficace et économique.

Étant donné que le coût d'un bon kit hiver pour l'activation du chauffage par climatiseur avec installation peut représenter 40 à 150 % du coût du climatiseur, et qu'il ne permettra de fonctionner efficacement que jusqu'à -15⁰C, l'opportunité de cet achat est très discutable.

Lorsque le climatiseur fonctionne en refroidissement en hiver sans kit basse température, du givre et une croûte de glace se forment sur l'unité intérieure.

C'est une autre affaire si un refroidissement de la pièce est nécessaire en hiver. Par exemple, pour une salle équipée. Alors la limite inférieure des températures admissibles descend de +16 annoncé par le fabricant jusqu'à des gelées sévères, et le COP du climatiseur ne diminue pas.

Installation et raccordement du kit hiver

Comme nous l'avons déjà mentionné, l'installation professionnelle d'un kit basse température n'est pas une affaire bon marché. Loin de là, chaque propriétaire de système split n'est pas prêt à débourser 50 € et plus pour pouvoir enclencher le chauffage du climatiseur à une température de 10 à 15 degrés inférieure à celle annoncée. Si vous n'êtes pas prêt à de telles dépenses, peut-être que l'installation indépendante d'un kit hiver vous intéressera.

Rappelons que pour fonctionner en hiver, le climatiseur a besoin d'un chauffage du bac, du carter du compresseur et d'un bloc RDK – régulateur de pression de condensation, qui contrôle la vitesse du ventilateur. Vous pouvez acheter un kit prêt à l'emploi et l'installer vous-même.

Ainsi, vous vous épargnez les difficultés de sélection et de recherche des composants, et vous économisez également sur l'installation, mais vous perdrez certainement la garantie du split-system. Bien sûr, l'installation autonome implique des tracas supplémentaires.

L'option la plus économique est d'acheter 2 tronçons de câble chauffant, de préférence autorégulateur, et de les connecter soi-même. On peut négliger le contrôle de la vitesse du ventilateur lors du fonctionnement en chauffage, nous avons expliqué pourquoi ci-dessus.

Lors du choix d'un kit basse température, faites attention à la puissance des climatiseurs pour lesquels il est conçu. Il existe 2 types de kits : jusqu'à 12 BTU et pour les systèmes plus puissants.

Pour le chauffage du bac, vous aurez besoin d'un tronçon de câble chauffant d'environ 3 m de long. On le dispose autour du radiateur, à l'extérieur et à l'intérieur, ainsi que sur tout le bac en serpentin. On peut le connecter comme le chauffage d'usine, à la phase principale alimentant l'unité extérieure – alors le câble chauffera en permanence tant que le climatiseur est branché, même à l'arrêt.

Les alternatives sont de sortir un câble séparé avec une prise pour le brancher manuellement, de le connecter au réseau via un thermostat extérieur ou via une minuterie.

Pour réchauffer l'huile dans le compresseur, enveloppez-le d'un tronçon de câble chauffant dans la partie inférieure. Le raccordement électrique se fait en même temps que le chauffage du bac.

Si un RDC a été acheté, il faut lui trouver un emplacement libre dans le compartiment de commande, au-dessus du compresseur, et le fixer avec des vis autotaraudeuses. Le câblage électrique diffère selon les modèles et est toujours décrit en détail dans le manuel. Pour un fonctionnement correct, le capteur fourni est fixé sur la boucle médiane du radiateur, après avoir appliqué de la pâte thermique, et enveloppé d'un matériau d'isolation thermique.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Certains aspects pratiques sont difficiles à se représenter entièrement par une description textuelle, c'est pourquoi nous vous proposons de voir et d'évaluer le tout de vos propres yeux.

Comment installer un kit hivernal, vous pouvez le voir dans cette vidéo :

Ce qui peut arriver au climatiseur lorsqu'il fonctionne sans kit hivernal est montré ici :

L'expérience de chauffage d'une maison uniquement avec des climatiseurs est décrite en détail ici :

Pour résumer, la plupart des climatiseurs sont conçus pour chauffer une pièce uniquement pendant la mi-saison, avant la mise en marche du chauffage principal. Même les modèles capables de fonctionner à -30⁰C pourront difficilement fournir suffisamment de chaleur par un tel froid. Cependant, si dans votre région la température descend rarement en dessous de -15⁰C, le chauffage par système split est une solution très avantageuse et judicieuse.

Avez-vous déjà installé un système split ? L'utilisez-vous par temps froid ? Avez-vous eu besoin d'installer un kit basse température ? Partagez votre expérience, vos compléments et corrections à l'article dans les commentaires.