Fonctionnement d’une climatisation : comment ça marche ?

Pour faire face à la chaleur de l’été, de plus en plus de foyers choisissent d’installer une climatisation. Depuis quelques années, le taux d’équipement est en hausse : en 2020, il est passé à 25 % contre 14 % en 2016¹. La clim apparaît comme la solution idéale pour rafraîchir sa maison. Mais comment fait-elle pour produire de l’air frais ? Sur quel principe physique repose la climatisation ? Suivez le guide. ENGIE vous explique tout ce qu’il faut savoir et répond aux questions que vous vous posez sur la clim. 

Comment fonctionne une climatisation classique

La climatisation ne brasse pas de l’air comme un ventilateur, elle le rafraîchit grâce à la présence d’un fluide frigorigène qui circule dans un circuit fermé à l’intérieur de l’appareil et change d’état. Son fonctionnement ressemble à celui d’un réfrigérateur. Voici les étapes du cycle de refroidissement de l’air par une climatisation :

• Les calories  (l'air chaud) de la pièce sont aspirées vers l'évaporateur (le partie intérieure du climatiseur). 
• Elles chauffent le fluide frigorigène, alors à l'état gazeux dans l'évaporateur.
• La gaz est arrive dans le compresseur,  il augmente la pression du gaz qui chauffe encore plus.
• Arrivée au condenseur (le bloc extérieur) un ventilateur expulse la chaleur emmagasinée par le gaz, qui passe au même moment à l'état liquide.  
• le fluide arrive ensuite vers le détendeur, la pression baisse, il repasse à l'état gaz et sa température baisse encore plus.
• le gaz frais arrive de vers l'évaporateur, à son contact l'air environnant se rafraîchit. Il est soufflé vers la pièce grâce à un ventilateur.
• le cycle recommence.

Pour résumer en quelques mots : un climatiseur produit de l'air froid à partir d'un principe physique. Quand la pression augmente, la température augmente, et inversement. Il suffit de jouer intelligement sur ces principes pour obtenir de l'air froid. 

Trois choses à savoir pour aller plus loin

• Le fluide frigorigène est conservé dans un circuit fermé. Ce qui veut dire que la clim ne rafraîchit pas l'air au sens strict. Elle fait circuler un gaz frais dans le condenseur et c'est au contact du condenseur que l'air ambiant est rafraîchi puis propulsé dans la pièce. 
  
• Un climatiseur "rend de l'eau" par simple effet de condensation, quand l'air entre au contact du condenseur froid.  C'est exactement comme lorsque vous sortez une boisson fraîche du réfrigérateur et que la bouteille devient humide. Sur un climatiseur split, ce condensat est évacué directement par un tuyau, vous ne devriez donc pas le voir. L'inverse signale justement un dysfonctionnement. Sur un climatiseur mobile, il arrive généralement dans un bac qu'il faut vider à la main. 
• La technologie Inverter permet de jouer sur la pression excercée par le compresseur, on peut ainsi ajuster la température du fluide frigorigène. Cela évite les cycles allumage / extinction peu efficaces d'un point de vue énergétique. La plupart des climatiseurs modernes possèdent cette fonctionnalité. 

Les grands types de climatisation

Selon le mode de fonctionnement ou le nombre d’unités, on distingue plusieurs grandes catégories de climatiseurs :

• monobloc mobile avec tuyau d’évacuation ou split,

• fixe split (climatiseur mural, cassette), 

• les systèmes centralisés multisplit,

• la clim réversible.

Il existe des appareils mobiles sans tuyau d’évacuation. On ne peut pas vraiment parler de climatiseurs, mais de rafraîchisseurs d’air. Leur fonctionnement diffère d’une clim car ils ne possèdent pas en effet de circuit frigorigène. L’air est refroidi en passant par des filtres humidifiés. On appelle ce principe l’hydrocooling. Si cela permet d'obtenir une petite sensation de fraîcheur on reste très loin d'une climatisation.

La fonction réversible sur une clim : qu’est-ce que c’est ?

Si on vous disait qu’il existe des climatiseurs qui peuvent rafraîchir l’air et produire AUSSI de la chaleur ? On parle en effet de climatisation réversible lorsque l’appareil peut à la fois produire du chaud et du froid. Cette fonction 2 en 1 est disponible sur des appareils de climatisation et les pompes à chaleur (PAC) air-air.  Le fonctionnement de la clim réversible est identique à celui du climatiseur classique, le processus de est simplement inversé : l’air est prélevé à l’extérieur et réintroduit réchauffé à l’intérieur de chez vous. 

La climatisation est-elle compatible avec l'écologie ?

On entend souvent que la climatisation est incompatible. Faisons le point sur la question de l’écologie. 

Polluant, le fluide frigorigène est nocif pour l’environnement car il s’agit de gaz à effet de serre² à très fort potentiel . Comme l’explique l’Ademe, les émissions de gaz à effet de serre liées aux fluides frigorigènes sont deux fois plus importantes que celles relatives à la consommation d’électricité¹. Cependant, le fluide réside dans un circuit fermé, tant qu'il ne s'échappe pas dans l'atmosphère, l'impact environnemental est maîtrisé. 

C'est pour cette raison que fluide frigorigène est à manier avec précaution. Il faut donc confier la maintenance des appareils qui en contiennent à un professionnel. L’entretien régulier de votre clim permet de maintenir ses performances et d’éviter les risques de surconsommation. Elle coûte l’environnement et à votre porte-monnaie, donc autant s'en passer. 

Lors du choix de votre clim, préférez des modèles avec une bonne étiquette énergie. Résistez à la tentation d’acheter un appareil à bas prix, souvent énergivore et peu économique sur le long terme. Vérifiez également la disponibilité des pièces détachées pour faire réparer votre appareil plutôt que le remplacer en cas de panne. Selon la technologie, l’impact écologique et énergétique de votre clim varie.

Enfin il faut aussi rappeler que ces appareils rejettent de l’air chaud à l’extérieur, ce qui a aussi pour conséquence d’augmenter la température extérieure, notamment dans les grandes villes où ils participent à la création d'îlots de chaleur urbains.

Au final, on considère que la climatisation cause près de 5 % des émissions d’équivalent CO₂ du secteur bâtiment¹.

Quelles sont les différences entre une climatisation et une pompe à chaleur ?

• Une PAC et une climatisation split fonctionnent de la même façon ; un fluide frigorigène est mis sous pression et passe d’un état à l’autre dans un circuit fermé.

• Une clim réversible (chauffage et rafraîchissement) est assimilée à une pompe à chaleur air-air. 

• La PAC air-air et la climatisation classique sont exclues des aides financières de l’État. 

• Tout comme une clim split, une PAC nécessite l’installation d’une unité extérieure.

• La PAC peut alimenter différentes sources de chaleur (ou de fraîcheur en cas de modèle réversible) : ventilo-convecteur, plancher ou plafond chauffant, radiateurs (pour PAC air-eau). La clim peut alimenter un réseau gainable, des unités intérieures ou une cassette.

• Ces appareils doivent être entretenus par des professionnels. C’est également une obligation légale.

  Pour en savoir plus sur ce qui distingue (ou non) une climatisation d'une pompe à chaleur, vous pouvez lire notre article dédié aux différences entre pompe à chaleur et climatiseur.