Quel est le fonctionnement d'une climatisation réversible ?
Le fonctionnement d’une climatisation réversible n’est pas aussi compliqué qu’il pourrait le paraître. Si vous souhaitez savoir comment une PAC AIR/AIR produit du chaud ou du froid, voici une explication détaillée.
Que se passe-t-il en hiver lorsque nous activons notre climatiseur ?
Nous appuyons simplement sur un bouton et une révolution se produit dans notre appareil.
Tout d'abord, nous envoyons un signal au récepteur infrarouge qui demande à la carte de démarrer en mode pompe à chaleur. Mais avant de passer au compresseur, il y a une opération bien précise que la carte suit : elle change de mode, passant du mode été au mode hiver. Elle envoie de l'énergie à un câble qui permet au moteur extérieur de passer de mode froid à mode chaud.
Que se passe-t-il ensuite ? Le climatiseur intérieur reçoit l'ordre de passer en mode pompe à chaleur. Ce signal active la vanne 4 voies, celle-ci permet au gaz de circuler dans le système, passant du froid à l'intérieur au chaud à l'extérieur.
En mode chauffage, le réfrigérant sort du compresseur sous forme de vapeur à haute température et pression et passe par la vanne inverseuse. La vanne 4 voies étant en mode chauffage, le réfrigérant passe à travers et se dirige vers l’unité intérieure. L’air froid est ensuite soufflé sur l’échangeur de chaleur de l’unité intérieure pour éliminer une partie de l’énergie thermique et fournir ainsi de la chaleur à la pièce.
À mesure que la chaleur est éliminée, le réfrigérant se condense en un liquide, ayant cédé une partie de son énergie. Le réfrigérant sort alors sous forme de liquide légèrement plus froid à haute pression.
Ensuite, le réfrigérant arrive à la vanne d’expansion et au by-pass. En mode chauffage, la vanne d'expansion est fermée, de sorte que le réfrigérant liquide passe par la vanne anti-retour, puis par le filtre déshydrateur et la mire, avant d’atteindre la deuxième vanne d’expansion. Le réfrigérant passe ensuite à travers cette vanne d’expansion, car la vanne anti-retour de l’autre côté empêche le flux dans cette direction. En passant par la vanne d'expansion, le volume du réfrigérant augmente et il devient un mélange partiellement liquide et partiellement vapeur. Cette expansion réduit la température et la pression. Le réfrigérant est ensuite dirigé vers l’échangeur de chaleur extérieur. Là, un ventilateur souffle de l’air extérieur sur le serpentin et réchauffe le réfrigérant froid. Le réfrigérant bout à une température très basse, et en bouillant, il emporte l’énergie thermique.
Ainsi, il est facile d’extraire de l’énergie thermique même à des températures extérieures très basses. Le réfrigérant collecte l’énergie thermique de l’air extérieur et quitte l’échangeur de chaleur extérieur sous forme de vapeur à basse pression et température, légèrement surchauffée, avant de revenir à la vanne inverseuse. La vanne inverseuse redirige ensuite le réfrigérant vers le compresseur pour répéter le cycle.
Composition de la PAC AIR/AIR
Une unité de climatisation réversible comprend deux parties principales :
- Unité intérieure : composée d’un échangeur thermique, d’un ventilateur et d’un module de contrôle électronique.
- Unité extérieure : composée d’un compresseur, d’une vanne à quatre voies, d’un détendeur, d’un échangeur thermique, d’un ventilateur et également d’un module de contrôle électronique.
Principe de fonctionnement
Le principe repose principalement sur le changement d’état du fluide frigorigène circulant dans le système. Ce fluide a des températures d’évaporation et de condensation spécifiques, différentes de celles de l’eau, et qui varient en fonction de la pression dans le système.
Mode refroidissement :
- Le cycle commence dans le compresseur, qui comprime le fluide frigorigène, augmentant sa pression et sa température.
- Le fluide chaud et sous haute pression est envoyé à la vanne à quatre voies, qui détermine la direction de son flux. Pour le refroidissement, le fluide est dirigé vers l’échangeur thermique de l’unité extérieure.
- Le ventilateur extérieur force l’air à passer sur cet échangeur, refroidissant le fluide qui passe de l’état gazeux à l’état liquide tout en perdant de la chaleur dans l’atmosphère. Le fluide reste sous haute pression.
- Ce liquide est acheminé vers le détendeur (capillaire ou valve électronique), qui réduit sa pression, entraînant une chute brutale de sa température.
- Le fluide froid est dirigé vers l’échangeur thermique de l’unité intérieure, où il refroidit l’air aspiré par le ventilateur intérieur. Cet air, refroidi, est ensuite rejeté dans la pièce.
- Pendant ce processus, le fluide redevient gazeux et est renvoyé vers le compresseur, où le cycle recommence.
Fonctionnement en mode chauffage
En mode chauffage, le processus est inversé :
- Le fluide est compressé dans le compresseur, augmentant sa température.
- La vanne à quatre voies dirige le fluide chaud vers l’échangeur thermique de l’unité intérieure, qui agit comme un condenseur. Le fluide chauffe l’air ambiant via le ventilateur intérieur.
- En cédant sa chaleur, le fluide passe de l’état gazeux à l’état liquide.
- Ce liquide traverse le détendeur dans l’unité extérieure, où sa pression et sa température baissent considérablement.
- Le fluide froid est ensuite dirigé vers l’échangeur thermique de l’unité extérieure, où il absorbe la chaleur de l’air extérieur (même en hiver), avant d’être renvoyé au compresseur.
Différences entre climatisation et chauffage
La principale différence réside dans le flux du fluide et l’utilisation des échangeurs thermiques : en mode refroidissement, la chaleur est expulsée à l’extérieur ; en mode chauffage, elle est captée à l’extérieur pour chauffer l’intérieur.
Que faut-il retenir ?
La PAC AIR/AIR repose sur un cycle thermodynamique répétitif qui exploite les propriétés du fluide frigorigène pour transférer la chaleur de l’intérieur vers l’extérieur (ou inversement). Que ce soit pour refroidir ou chauffer, ce système efficace est adapté à de nombreuses conditions climatiques.
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