Les climatiseurs ont longtemps été considérés comme des appareils destinés à rafraîchir l'air lors des journées chaudes. Certains se souviennent de l'époque où ils étaient uniquement destinés au refroidissement. Depuis de nombreuses années, les climatiseurs peuvent également servir au chauffage des pièces. Presque tous les appareils split sont équipés d'une pompe à chaleur réversible, ce qui permet d'inverser leur fonctionnement. Cette fonction ouvre la voie à de nouvelles applications, notamment lors des périodes de froid.
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La construction et le principe de fonctionnement d'un climatiseur
Les éléments les plus importants qui permettent aux appareils d'effectuer leur fonction de base de refroidissement ou de chauffage se trouvent dans l'unité externe :
-
vanne à quatre voies, - compresseur,
- élément d'expansion,
- échangeur (évaporateur/condenseur)
- ventilateur.
Dans l'unité intérieure :
- échangeur (condenseur/évaporateur)
- ventilateur.
Les échangeurs des unités internes et externes d'un climatiseur d'ambiance , selon le mode de fonctionnement mis en œuvre, sont alternativement appelés évaporateur ou condenseur.
- Évaporateur – dans lequel l'agent s'évapore à l'état gazeux, libérant du froid dans l'air
- Condenseur – dans lequel l'agent se condense en un état liquide, libérant de la chaleur dans l'air
En pratique, pour l'utilisateur final, le mode de fonctionnement sélectionné (refroidissement/chauffage) est attribué à l'unité à l'aide du bouton approprié sur le contrôleur.
Selon le schéma choisi, la vanne quatre voies dirige le fluide frigorigène vers le condenseur. En mode refroidissement, l'unité externe sert de condenseur. En mode chauffage, l'unité interne sert de condenseur.
Principe de fonctionnement de la climatisation dans le processus de refroidissement
Le fluide frigorigène est comprimé dans le compresseur, où sa pression et sa température augmentent. Le fluide frigorigène chaud est ensuite redirigé vers la vanne 4 voies, qui détermine le sens du flux et donc le mode de refroidissement/chauffage. En mode refroidissement, le fluide frigorigène est pompé vers l'échangeur (condenseur) de l'unité extérieure. La circulation d'air dans l'échangeur (condenseur) est forcée par le ventilateur ; la chaleur du fluide frigorigène est libérée dans l'air extérieur, et le gaz se condense et se liquéfie.
Le liquide pénètre dans l'élément détendeur (capillaire ou détendeur électronique), à travers lequel il est régulé : sa pression et sa température sont considérablement réduites. Le fluide refroidi, sous forme liquide, est acheminé vers l'échangeur interne (ici, l'évaporateur). L'unité interne est équipée d'un ventilateur qui assure la circulation de l'air. Le fluide s'évapore sur l'échangeur (évaporateur) et libère le froid dans l'air ambiant, assurant ainsi la fonction de refroidissement. Parallèlement, le fluide est réchauffé par l'air chaud aspiré par le ventilateur, passant ainsi à l'état gazeux. Il retourne ensuite au compresseur et le processus se répète.
Principe de fonctionnement de la climatisation dans le processus de chauffage
En mode chauffage, le climatiseur domestique fonctionne en sens inverse. Le fluide frigorigène est comprimé dans le compresseur de l'unité extérieure, où sa température augmente. Le fluide chaud est ensuite redirigé vers la vanne 4 voies, qui détermine le sens de circulation du fluide, et donc le mode refroidissement/chauffage.
En mode chauffage, le fluide est pompé directement vers l'échangeur de l'unité interne (condenseur). Le ventilateur intégré à l'unité interne force la circulation de l'air au niveau du condenseur, libérant ainsi la chaleur du fluide dans la pièce. Le gaz se condense et se liquéfie (toujours sous haute pression). Le gaz condensé, sous forme liquide, pénètre dans l'élément de détente de l'unité externe, qui peut être un capillaire ou un détendeur thermostatique (EEV). Le liquide est étranglé pour réduire sa pression et sa température. Le fluide est acheminé vers l'évaporateur de l'unité externe. Le ventilateur force la circulation de l'air au niveau de l'évaporateur. Le fluide est chauffé par l'air extérieur et se transforme en gaz. Le fluide chauffé retourne alors au compresseur de l'unité, où il est à nouveau comprimé, augmentant ainsi sa température. Le processus se répète.
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Chauffage et climatisation en période de transition
Les climatiseurs avec fonction chauffage constituent une excellente solution pour les périodes de transition (printemps/automne), lorsque les températures extérieures ne sont pas extrêmement basses. Grâce à cette solution, nous pouvons retarder considérablement le démarrage de la source de chauffage principale à l'automne, ou l'éteindre plus tôt au printemps.
La climatisation comme complément à une source de chaleur alternative
Cette solution est également idéale en complément d'une source de chaleur existante. Par exemple, après une longue absence hivernale, avant que la source de chaleur principale ne chauffe les pièces (notamment avec un chauffage au sol, caractérisé par une forte inertie thermique), la climatisation permettra d'atteindre rapidement une température confortable. En cas de panne d'une chaudière à gaz, d'une chaudière à combustible solide ou d'une pompe à chaleur, un climatiseur avec fonction chauffage permettra de remédier à la situation le temps de la réparation.
Installation correcte de l'unité extérieure
Il est important de noter que l'unité extérieure ne doit pas être placée trop bas. Bien que cela soit peu important en été pour le refroidissement, en hiver, elle risque d'être recouverte de neige. De plus, l'eau s'écoulant du bac de récupération équipé d'un chauffage peut geler sous l'appareil. En cas de gel prolongé, de la glace s'accumule, menaçant ainsi l'appareil situé au-dessus. Il est conseillé d'installer un câble chauffant supplémentaire dans le tuyau d'évacuation des condensats du bac de récupération.
Sélection des paramètres du climatiseur pour le chauffage
Tout d'abord, vous devez répondre à la question de l'utilisation que vous comptez faire de l'appareil. Nous choisirons un climatiseur pour le refroidissement uniquement et pour le chauffage différemment. Nous nous concentrerons ici sur les aspects à prendre en compte pour choisir un climatiseur capable de chauffer les pièces même par des températures négatives.
Le kit de chauffage toutes saisons comprend une résistance de carter de compresseur et un réchauffeur de bac de récupération. La fonction principale de la résistance de carter est de maintenir l'huile ou la graisse du compresseur à la bonne température de fonctionnement, notamment par basses températures ambiantes. Le chauffage de l'huile assure la fluidité et la flexibilité des mécanismes internes du compresseur, ce qui est particulièrement important lors du démarrage par temps froid. Il fonctionne lorsque l'appareil est à l'arrêt et que la température extérieure est inférieure à 1 °C. Ce réchauffeur empêche l'humidité et la condensation de s'accumuler à l'intérieur du compresseur, ce qui pourrait entraîner de la corrosion et nuire à l'efficacité ou à la durabilité de l'appareil. Quel que soit le mode de fonctionnement du climatiseur sélectionné, de la condensation se forme dans le système (évaporateur) et doit être évacuée.
Lors du chauffage, l'évaporateur est l'unité externe. En hiver, un chauffage du bac de récupération est nécessaire pour empêcher la condensation de geler. La condensation se forme également, voire principalement, lors du dégivrage de l'échangeur. Le climatiseur passe alors en mode refroidissement et chauffe les ailettes de l'échangeur avec de l'air chaud. Sans chauffage, le risque de gel et d'accumulation de glace est élevé et peut endommager l'appareil. Lors du choix d'un climatiseur, il est conseillé de vérifier si un tel système de fonctionnement toute l'année est fourni de série ou s'il est nécessaire de l'acheter séparément.
Classe énergétique de l'appareil et efficacité
Pour examiner ces paramètres, il est conseillé d'analyser la fiche technique et l'étiquette énergétique de l'appareil. La classe d'efficacité énergétique d'un climatiseur va de D à A+++. La classe A désigne l'appareil le plus économe en énergie. Il est important de noter qu'un même appareil peut avoir une classe énergétique différente pour la fonction refroidissement et une autre pour la fonction chauffage. Le deuxième paramètre important à prendre en compte lors du choix d'un climatiseur est la valeur SCOP.
Il est disponible sur la fiche technique de l'appareil et définit le rapport entre l'efficacité de chauffage et la consommation électrique. Pour calculer l'indicateur SCOP, le fonctionnement du climatiseur à quatre températures extérieures différentes (-7 °C / 2 °C / 7 °C / 12 °C) est pris en compte. En calculant la moyenne pondérée de la formule appropriée, on obtient l'efficacité énergétique saisonnière pour le chauffage. Ainsi, si le SCOP est de 3,6, cela signifie qu'en moyenne, à partir de 1 kW d'électricité, le climatiseur produira jusqu'à 3,6 kW d'énergie de chauffage. En résumé, plus le SCOP est élevé, plus le climatiseur est efficace et économe en énergie.
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