Electricité : la climatisation, les climatisatiseurs

Sommaire

La climatisation est une technologie consistant à modifier la température, le taux d'humidité, le niveau de poussières, soit pour des raisons de confort (bureaux, maisons individuelles) ou soit pour des raisons techniques (blocs opératoires, laboratoires médicaux, locaux de fabrication, salles blanches informatiques).

La climatisation oblige les centrales nucléaires à fonctionner en pleine canicule au moment ou l'eau se fait de plus en plus rare.

La climatisation

Les principales caractéristiques pouvant être modifiées, contrôlées et régulées par la climatisation sont :

• La température de l'air qui varie en fonction des saisons (fonction réfrigération et chauffage pour certains modèles de climatiseurs).
• Le degré d'hygrométrie de l'air traité : humidification ou déshumidification.
• Le degré de pollution de l'air ambiant (poussières, COV, etc.) par filtration de l'air soufflé ou aspiré.

Principe des climatiseurs

Un climatiseur fonctionne selon un principe thermodynamique identique à celui d'une pompe à chaleur (PAC). Son circuit frigorifique utilise d'ailleurs les mêmes composants afin de produire du froid ou alternativement du froid et du chaud en version réversible.

Les principes sont semblables entre les climatiseurs et les pompes à chaleur, la seule différence étant que celle-ci alimente généralement une installation de chauffage central à eau chaude, tandis qu'un climatiseur (système air/air) traite directement l'air intérieur, sans passer par l'intermédiaire d'un circuit d'eau et rejette les calories dans l'air extérieur.

Les climatiseurs apparents permettent de traiter directement l'air très chaud, qui, en raison de sa légèreté, s'accumule en haut des pièces. À ce titre, ils sont équipés de filtres, qu'il faut nettoyer tous les mois ou remplacer régulièrement. Enfin, ils intègrent un ventilateur, qui brasse l'air et limite ainsi les problèmes de stratification.

L'angle et la vitesse de soufflage, ainsi que les variations du balayage, sont réglables.

Dans une unité intérieure murale de climatisation, l'air chaud pénètre en partie haute et centrale puis est rejeté en partie basse. Schéma Picbleu

Un condenseur couplé

Un condensateur peut être couplé avec un ou plusieurs évaporateurs. Les climatiseurs air/air se présentent sous deux formes : monobloc ou en éléments séparés. Dans le premier cas, la machine est désignée par le terme « Windows » : elle s'installe le plus souvent en allège de fenêtre, à moitié à l'extérieur et à l'intérieur. Dans le second cas, couvrant la quasi-totalité du marché, l'installation prend le nom « split système » dont l'unité extérieure alimente une ou plusieurs unités intérieures.

Dans une climatisation à éléments séparés, l'unité extérieure est également appelée « groupe extérieur » ou « condenseur ». Enfin, les unités intérieures sont des évaporateurs. Les unités intérieures apparentes des splits systèmes air/air se fixent en partie haute ou basse des murs et permettent de rafraîchir la totalité ou une partie seulement d'un bâtiment.

Avec cette technologie, chaque unité intérieure est raccordée au condenseur par un circuit de fluide frigorigène aller et retour. Une gaine ou goulotte comporte une liaison électrique et un tube d'évacuation des condensats, car lorsque l'air est refroidi, il se décharge de son humidité, la vapeur se transforme en eau et un bac de réception des condensats assure leur évacuation par gravité lorsque l'installation est possible, dans le cas contraire, une petite pompe de relevage est ajoutée servant au rejet qui s'effectue au niveau du groupe extérieur. En période de forte chaleur et d'humidité, les débits à extraire peuvent être très importants : environ de 1,5 à 6 litres d'eau par heure.

Le pilotage des appareils est facilité par la présence d'une télécommande infrarouge qui permet de moduler l'angle de soufflage de l'air rafraîchi. Il faut toutefois éviter de recevoir le flux d'air froid directement, car le rhume ou le torticolis sont assurés.

Rôle du condenseur

Ils sont composés soit une unité extérieure ou soit un groupe de condensation.

D'une manière générale, les condenseurs sont installés en façade des bâtiments posant un problème esthétique et acoustique, surtout en logements collectifs ou en lotissements. Raison pour laquelle il faut veiller à l'intégration architecturale des appareils.

Pour plus de discrétion, il est généralement recommandé de les implanter sur les balcons ou les terrasses, derrière les garde-corps tout en autorisant une libre circulation de l'air, indispensable pour garantir leur bon fonctionnement.

Il convient également de prévenir toute nuisance sonore, car les unités extérieures incorporent un ventilateur, générateur de décibels et même si les fabricants font des efforts pour atténuer le bruit de leurs produits en optimisant la forme des ventilateurs ainsi que des grilles qui les protègent, ils restent des appareils bruyants, même si les publicités des constructeurs affirment le contraire.

Il faut éviter de placer les appareils face à un mur proche afin ne pas provoquer de réverbérations sonores amplificatrices. Les vibrations des groupes doivent être traitées par la mise en œuvre et la pose soignée de socles amortisseurs ayant un très bon taux de vieillissement.

La technologie Inverter

Cette technologie valant 10 à 15 % plus cher qu'un modèle classique permet de réduire théoriquement la consommation d'électricité d'environ 30 % en faisant varier la vitesse de rotation des compresseurs suivant les besoins des usagers.

L'Inverter contrôle le système de climatisation en permanence et adapte la puissance de celui-ci en fonction de la charge thermique présente dans les locaux. Ce pilotage permet d'assurer efficacement la climatisation et le chauffage tout en maintenant au plus bas la consommation d'énergie. Une gestion électronique permet un moindre temps de réaction et une meilleure stabilisation de la température intérieure.

Les différents systèmes

Les condenseurs peuvent alimenter différents types d'évaporateurs. Lorsque le split système est conçu pour fonctionner en froid seul, il existe soit des plafonniers, soit des unités murales, et lorsqu'ils sont réversibles ce sont des consoles.

Les unités murales

L'unité murale est fixée à une distance de 0,10 ou 0,40 m du plafond. La prise d'air peut s'effectuer uniquement en partie supérieure ou à la fois en partie supérieure et en façade. Dans ce dernier cas, grâce à une hauteur réduite (moins de 0,30 m), il est même possible de poser l'appareil au-dessus d'une porte.

Les plafonniers

Le plafonnier est accroché horizontalement en sous-face de plancher.

Les unités intérieures verticales (consoles)

Identiques aux plafonniers, ces unités intérieures sont installées en position verticale, dans le bas des murs, comme des radiateurs.

Les splits systèmes réversibles sont destinés à couvrir en hiver les besoins de chauffage, ces évaporateurs assurent une fonction complémentaire de déshumidification des locaux.

Coûts et investissement

Les climatiseurs à éléments séparés peuvent être installés en version mono split, c'est-à-dire avec une seule unité intérieure ou les condenseurs en version multi split peuvent également être associés à 2, 3 ou 4 évaporateurs, afin de traiter autant de pièces différentes.

Le prix dépendra des caractéristiques techniques des installations. Un mono split en version froid seul, coûte entre 1 500 et 2 750 € TTC avec la pose incluse et en version réversible, le coût se situe entre 1 850 et 3 100 € avec la pose incluse. Un multi split réversible coûte entre 2 500 à 3 500 € TTC par pièce équipée.

Les évaporateurs assurent une fonction complémentaire de déshumidification et d'épuration. À ce titre, ils sont équipés de filtres, qu'il faut nettoyer ou remplacer régulièrement, car ils peuvent constituer de véritables réservoirs à microbes. Des procédés de nanofiltration à base de cuivre, de zinc, d'argent existent, mais nécessitent également maintenance et entretien. L’entretien annuel d’un climatiseur effectué, par une entreprise agrée, se situe entre 75 € et 170 € suivant le type de prestation.

L'efficacité énergétique

Les climatiseurs domestiques sont désormais visés par l'obligation d'indiquer l'efficacité énergétique. Certains appareils utilisent déjà des fluides frigorigènes sans danger pour la couche d'ozone.

L'obligation d'afficher la consommation d'énergie sur les lieux de vente touche un nombre grandissant d'appareils ménagers. Les climatiseurs domestiques sont concernés depuis le début de 2003. Pour l'instant, la réglementation vise les seuls appareils de type air/air et eau/air d'une puissance froid maximale de 12 kW. L'étiquette doit d'abord décrire le climatiseur : son type (refroidissement par air ou par eau), son niveau de bruit, sa fonction soit froid seul ou chauffage réversible, sa puissance frigorifique et éventuellement calorifique, ainsi que son rendement, c'est-à-dire le rapport entre l'énergie consommée et l'énergie restituée.

En mode froid, on parle d'efficacité énergétique (EER). En mode chauffage, il s'agit du coefficient de performance énergétique (COP).

L'étiquette distingue 7 niveaux de performances, classés de « A » à « G », la lettre « A » identifie la catégorie la plus économe, et « G » la plus énergivore. La consommation annuelle en mode froid est également indiquée, mais il ne s'agit que d'une estimation, bien qu'elle soit calculée selon les normes en vigueur, elle dépend fortement du mode d'utilisation.

Les fluides frigorigènes

L'utilisation dans les circuits frigorifiques des chlorofluorocarbures (CFC) intégrants du chlore, substance qui appauvrit la couche d'ozone, a été interdite en 2001. Ils ont été remplacés par des hydro chlorofluorocarbures (HCFC), comme le R22 dont production devrait être arrêtée d'ici à 2015.

Paradoxe : la fabrication de climatiseurs fonctionnant au R22 n'est aujourd'hui plus admise par la réglementation : elle est arrêtée depuis juillet 2002 en ce qui concerne les appareils « froid seul », et depuis janvier 2004 pour les appareils réversibles.

Malheureusement, les industriels ont toujours la possibilité d'écouler leurs stocks et ces fabrications sont donc encore commercialisées, souvent dans les grandes surfaces de distribution où l’on peut trouver des appareils à bas prix, en vente libre. La pose sera donc effectuée par des personnes non qualifiées avec toutes les conséquences sur l’environnement que cela suppose, car il est interdit de laisser s'évaporer les fluides frigorigènes dans l'atmosphère. Leur récupération est obligatoire et doit faire l'objet d'une fiche d'intervention.

Il n’est demandé qu’aux professionnels de suivre un stage et d'être référencés en préfecture. L’obligation de pose et de mise en œuvre par une entreprise ou une personne habilitée devrait être imposée pour éviter ce risque important.

Parallèlement, on trouve sur le marché des climatiseurs utilisant des fluides sans chlore, c'est-à-dire les hydrofluorocarbures (HFC) tels que le R407C, le R410A et le R134A, le difluorométhane (HFC-32 ou R-32) fait partie de la famille des hydrofluorocarbures. Ces solutions intermédiaires sont utilisées en attendant de vraies solutions préservatrices de notre environnement. Avant de choisir une solution technologique, il est préférable d'envisager le problème à sa source afin d'éviter l'utilisation de systèmes coûteux en termes de budget et d'environnement.

Conseils pour optimiser

Limiter ses besoins grâce à la construction

Il est possible de limiter ses besoins simplement en optimisant l'orientation de la construction.

Les grandes ouvertures vitrées sont orientées vers le sud, pour capter au mieux tous les apports solaires passifs. Le confort d'été d'un logement passe d'abord par la mise en œuvre de protections solaires.

Pour limiter les problèmes de sur chauffage, il faut s'équiper de stores et de volets. Dans le cas de volets roulants, faites poser les volets le plus loin possible sur le tableau de la fenêtre, de façon à ce qu’une fois fermés, ils emprisonnent une large lame d'air dont le volume isolera mieux du chaud ou du froid. Les ouvertures vitrées exposées au soleil doivent systématiquement être occultées. Si cet ensemble de dispositions n'est pas adopté, la climatisation ne pourra pas apporter pleine satisfaction. D'une part, elle occasionnera de grosses dépenses énergétiques, d'autre part, il y aura toujours des élévations de température ponctuelles.

La façade nord n'aura que des ouvertures très limitées, afin de réduire les pertes thermiques.

Étudier et utiliser l'environnement

Un remblai au nord isole la maison du froid, tout comme une haie d'arbres à feuilles persistantes placée sur le trajet des vents dominants (voir schéma ci-dessous). Au sud, l'ombrage d'un arbre à feuilles caduques empêche le rayonnement solaire en été, en revanche, en hiver, l'arbre ayant perdu ses feuilles laisse passer le soleil réchauffant le logement. Des plantes grimpantes comme la vigne vierge aident à tempérer et à rafraîchir un mur en été.

L'architecture

L'architecture du bâtiment où l'art de tempérer. Toutes les formes compactes contribuent à réduire les déperditions de chaleur. Les murs épais et isolés par l'extérieur font bénéficier la construction de leur inertie thermique et conservent la chaleur en hiver et la fraîcheur en été. La toiture végétalisée a beaucoup d'avantages, outre le fait qu'elles absorbent différents polluants atmosphériques, et qu'elles améliorent l'acoustique, elles constituent d'excellents isolants : en descendant au ras du sol au nord, elle protège la maison des vents froids et disposée en avancée au sud, elle ombre la façade en été limitant les surchauffes. De plus, elles jouent un rôle régulateur au moment des précipitations en ralentissant les écoulements d'eaux pluviales.

Optimiser la disposition des pièces

Le salon, la cuisine, les pièces à vivre où l'on souhaite une température de 19 °C sont disposés au sud. Les chambres, qui se contentent de 15 °C la nuit, peuvent s'ouvrir à l'est ou à l'ouest. Il est très agréable le matin de se lever avec le soleil présent sans éclairage artificiel. Au nord se trouvent les salles d'eau, cellier, buanderie, pièces de rangement, ateliers (ou atelier de peintre qui bénéficie d'une qualité neutre de lumière idéale pour les arts tels que la peinture ou la photographie) pièces n'ayant en général pas besoin de chauffage, ou épisodiquement.

Utiliser le solaire thermique et photovoltaïque

Le chauffage peut être assuré entre 15 % et 30 % par une véranda bien conçue, et à près de 85 % par des capteurs solaires pour l'eau chaude sanitaire et 35 % pour le chauffage. Des panneaux photovoltaïques peuvent couvrir la moitié des besoins en électricité ou la totalité en revendant sur le réseau la production superflue.

Par respect pour l'environnement, merci de n'imprimer cette page qu'en cas de nécessité. Pourquoi ?