Climatiseur

Au XIXe siècle, le scientifique et inventeur britannique Michael Faraday a découvert que la compression et la liquéfaction de l'ammoniac pouvaient refroidir l'air lorsqu'on laissait l'ammoniac liquéfié s'évaporer.

En 1842, le médecin américain Dr John Gorrie a utilisé la technologie des compresseurs pour créer de la glace, qu'il a utilisée pour refroidir l'air de ses patients. Il espérait pouvoir utiliser sa machine à glace pour réguler la température des bâtiments et envisageait même de refroidir des villes entières grâce à un système d'unités de climatisation centralisées^.

Les ingénieurs en climatisation divisent en gros les applications de climatisation en deux catégories : le confort et le processus.

Les applications de confort visent à fournir un environnement intérieur qui reste relativement constant dans une plage préférée par l'homme malgré les changements des conditions météorologiques extérieures ou des charges thermiques internes.

Les applications de processus visent à fournir un environnement approprié pour un processus industriel ou commercial, indépendamment des charges thermiques internes et des conditions météorologiques externes. Bien que souvent dans la même plage de confort, ce sont les exigences du processus qui déterminent les conditions, et non la préférence humaine. Les applications de processus comprennent :

• Les salles d'opération des hôpitaux dans lesquelles l'air est filtré à des niveaux élevés pour réduire le risque d'infection et l'humidité est contrôlée pour limiter la déshydratation des patients. Bien que les températures soient souvent dans la plage de confort, certaines procédures spécialisées comme la chirurgie à cœur ouvert nécessitent des températures basses (environ 18 °C, 64 °F), et d'autres comme les températures néonatales relativement élevées (environ 28 °C, 82 °F).

• Salles blanches pour la production de circuits intégrés et de produits pharmaceutiques, etc., dans lesquelles des niveaux extrêmement élevés de propreté de l'air et de contrôle de la température et de l'humidité sont nécessaires au succès du processus.

• Installations pour l'élevage d'animaux de laboratoire. Étant donné que de nombreux animaux ne se reproduisent normalement qu'au printemps, le fait de les garder dans des locaux qui reflètent les conditions printanières peut les amener à se reproduire toute l'année.

• Climatisation des avions. Bien qu'elle vise théoriquement à assurer le confort des passagers et le refroidissement des équipements, la climatisation des avions présente un processus particulier en raison de la faible pression de l'air à l'extérieur de l'avion.

Voici d'autres exemples :

• Centres de traitement des données
• Usines textiles
• Installations d'essais physiques
• Plantes et zones de culture agricole
• Installations nucléaires
• Mines
• Environnements industriels
• Zones de cuisson et de transformation des aliments

Dans les applications de confort et de traitement, l'objectif est non seulement de contrôler la température (bien que dans certaines applications de confort, ce soit tout ce qui est contrôlé) mais aussi des facteurs comme l'humidité, le mouvement de l'air et la qualité de l'air.

Cycle de réfrigération

Dans le cycle de réfrigération, une pompe transfère la chaleur d'une source à basse température vers un puits de chaleur à haute température. La chaleur circule naturellement dans la direction opposée. C'est le type de conditionnement d'air le plus courant. Un système d'air conditionné réfrigéré fonctionne de la même manière que le pompage de la chaleur hors de la pièce dans laquelle il se trouve.

Ce cycle tire parti de la loi universelle des gaz PV = nRT, où P est la pression, V le volume, R la constante universelle des gaz, T la température et n le nombre de molécules de gaz (1 mole = 6,022×1023 molécules).

Le cycle de réfrigération le plus courant utilise un moteur électrique pour entraîner un compresseur. Dans une automobile, le compresseur est entraîné par une poulie sur le vilebrequin du moteur, les deux utilisant des moteurs électriques pour la circulation de l'air. Comme l'évaporation se produit lorsque la chaleur est absorbée et la condensation se produit lorsque la chaleur est libérée, les climatiseurs sont conçus pour utiliser un compresseur afin de provoquer des changements de pression entre deux compartiments, et pour pomper activement un liquide de refroidissement dans un système fermé. Le liquide de refroidissement, ou réfrigérant, est pompé dans le compartiment refroidi (le serpentin de l'évaporateur). La basse pression provoque alors l'évaporation du réfrigérant, qui emporte la chaleur avec lui. Dans l'autre compartiment (le condenseur), la vapeur du réfrigérant est comprimée et forcée à travers un autre serpentin d'échange de chaleur, condensée dans un liquide qui rejette ensuite la chaleur précédemment absorbée de l'espace refroidi.

La climatisation a autant d'influence sur la santé humaine que n'importe quel système de chauffage générique. Les systèmes de climatisation mal entretenus (en particulier les grands systèmes centralisés) peuvent parfois favoriser la croissance et la propagation de micro-organismes tels que la Legionella pneumophila, l'agent infectieux responsable de la maladie du légionnaire. La climatisation peut avoir un effet positif sur les personnes souffrant d'allergies et d'asthme.

Lors de graves vagues de chaleur, la climatisation peut sauver la vie des personnes âgées. Certaines autorités locales ont même mis en place des centres de refroidissement publics au profit de ceux qui n'ont pas la climatisation à domicile.

• Énergie
• Pompe à chaleur
• Énergies renouvelables