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Le fonctionnement d'un système de climatisation domestique est mystérieux pour beaucoup d'entre nous. Les fournaises sont faciles à comprendre: elles chauffent l'air et le soufflent dans votre maison par des conduits. Les chaudières produisent de l'eau chaude ou de la vapeur et la déplacent dans votre maison dans des tuyaux. Mais comment les systèmes de climatisation produisent-ils un bel air froid et déshumidifié pendant les journées canines de l'été? Pour le comprendre, vous devez revenir à un principe que vous avez peut-être appris dans un cours de physique au lycée ou au collège: la loi scientifique selon laquelle tout gaz se refroidit à mesure qu'il se dilate.
Les composants
Bien que ce soit une légère simplification, vous pouvez considérer un climatiseur comme une machine qui récupère la chaleur de votre maison et la décharge à l'extérieur en utilisant cinq parties interdépendantes:
- Réfrigérant Compresseur Condenseur Soupape d'expansion Serpentin évaporateur
Il existe de nombreux types de systèmes de climatisation qui peuvent être utilisés dans la maison, y compris les unités de fenêtre, les climatiseurs portables, les climatiseurs sans conduit et les systèmes de climatisation centrale. Malgré leurs différences, cependant, la physique de leur fonctionnement est la même, et ils utilisent tous le processus de réfrigération à détente directe. En principe, cela fonctionne de la même manière que le réfrigérateur de cuisine de votre maison.
Réfrigérant
Le réfrigérant est le «sang» pompé à travers les tubes de refroidissement du système de climatisation. Il passe de la vapeur de gaz au liquide en récupérant la chaleur de votre maison et en la rejetant vers l'extérieur. Un réfrigérant est une substance unique en ce qu'il a un point d'ébullition très bas. Cela signifie qu'il passe d'un liquide à une vapeur à basse température. C'est la clé pour faire fonctionner un système de climatisation en toute sécurité sans générer un niveau de chaleur dangereux. Cependant, le réfrigérant ne se déplace pas seul dans le système; il faut un compresseur pour le pomper.
Compresseur
Considérez le compresseur comme le «cœur» du système, le composant qui pompe le réfrigérant à travers tous les composants de réfrigération dans une grande boucle en cuivre. Le réfrigérant entre dans le compresseur sous forme de vapeur chaude à basse pression et le quitte sous forme de vapeur chaude à haute pression. Cette transformation sera rendue possible par le condenseur .
Condenseur
Du compresseur, la vapeur de réfrigérant chaude se déplace vers le condenseur. Ici, la vapeur de réfrigérant chaud à haute pression est refroidie lorsqu'elle passe à travers des serpentins de condensation. Les bobines ont de fines ailettes métalliques (similaires à la structure à l'avant d'un radiateur de voiture) qui conduisent la chaleur des bobines. Un ventilateur de condenseur souffle de l'air sur les ailettes pour accélérer le refroidissement de la vapeur à l'intérieur des serpentins. (L'utilisation d'un peigne à ailettes lors de l'entretien de routine permet de maintenir ces ailettes en forme.) Lorsque le réfrigérant se refroidit, il passe d'un état chaud à un liquide chaud à haute pression et se déplace vers le détendeur. Le compresseur, le serpentin du condenseur et le ventilateur du condenseur sont tous situés dans cette grande boîte bruyante dans votre jardin, souvent appelée unité de condensation.
Soupape de détente
Le détendeur est ce qui fait vraiment le travail de refroidissement. Lorsque le réfrigérant liquide chaud passe à travers une petite ouverture à haute pression dans la soupape d'un côté, il émerge comme un brouillard froid à basse pression de l'autre côté. Ceci est le résultat d'une propriété naturelle des gaz: à mesure que le gaz se dilate, il se refroidit. Le climatiseur n'est vraiment rien de plus qu'un appareil conçu pour forcer le gaz réfrigérant à se dilater, et c'est ce qui crée sa capacité à refroidir l'air en expulsant sa chaleur.
Serpentin d'évaporateur
L'étape suivante consiste à refroidir votre maison. Le liquide froid à basse pression qui quitte maintenant le détendeur extérieur s'écoule à l'intérieur vers le serpentin d'évaporateur situé dans le plénum de votre fournaise. (Le plénum est la grande boîte métallique entre la fournaise et les conduits.) Ici, l'air plus chaud à l'intérieur de votre maison souffle à travers le serpentin de l'évaporateur et le chauffe, tandis qu'en même temps le serpentin transportant du gaz réfrigérant expansé froid refroidit le de l'air soufflant à travers l'évaporateur. Cet air refroidi circule ensuite à travers les conduits. À mesure que le réfrigérant commence à chauffer, il commence à bouillir et passe d'un liquide froid à une vapeur chaude (un processus d'évaporation). La vapeur de réfrigérant chaude retourne ensuite au compresseur et à l'unité de condensation extérieure, lorsqu'elle se dilate et se refroidit à nouveau, poursuivant le cycle de refroidissement.
Mettre ensemble
Dans l'unité de climatisation centrale typique, le cycle de refroidissement est un processus continu de réfrigérant frais absorbant la chaleur de l'air intérieur et se dilatant en gaz chaud, se déplaçant vers une unité extérieure où il expulse cette chaleur et retourne à un liquide frais, puis revient à l'intérieur pour absorber plus de chaleur et continuer le cycle. Malgré la complexité apparente des composants, la physique impliquée est assez simple - le principe selon lequel un gaz se refroidit toujours à mesure qu'il se dilate. Tout système de climatisation ou de réfrigération n'est qu'un système par lequel l'expansion et la condensation du gaz réfrigérant sont soigneusement contrôlées pour tirer parti de cette propriété physique.
