La climatisation, ou comment faire du froid avec du chaud
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La climatisation, ou comment faire du froid avec du chaud

La climatisation est à la mode. Les premières chaleurs devraient encore augmenter la demande pour ce système qui n'a, finalement, que peu évolué dans son principe depuis sa première apparition à bord d'une automobile, il y a... soixante ans.

Par Stéphane Guilbaud
Publié le

Avec le retour des premières chaleurs, les automobilistes redécouvrent les vertus de la climatisation. Ceux dont les voitures en sont équipées les ont remis en marche, les autres attendent l'occasion de changer de véhicule pour en profiter à leur tour. Seuls quelques irréductibles restent à l'écart de cet engouement : une voiture neuve sur deux est aujourd'hui livrée en France avec la climatisation, et les équipementiers du secteur estiment que le taux d'équipement en première monte atteindra 75 % en Europe d'ici à 2003.

La climatisation pour automobile n'est pas très différente de celle qu'on trouve dans les habitations. On peut même comparer son principe de fonctionnement à celui d'un réfrigérateur ou d'un congélateur domestiques.

La base du système est le compresseur. C'est lui que l'on entend lorsqu'on met la climatisation en marche. Il est entraîné par le moteur de l'auto. Un système d'embrayage permet de le désolidariser de la poulie d'entraînement lorsque l'on ne l'utilise pas. Le compresseur comprime le gaz frigorigène, ce qui a pour effet de le réchauffer. Le frigorigène se trouve alors à l'état gazeux. Il passe ensuite le condenseur.

Ce composant se présente comme un long tube qui serpente devant un motoventilateur électrique. Une fois dans le condenseur, le gaz se refroidit et passe à l'état liquide. Il abandonne sa chaleur dans l'air ambiant. On obtient donc à cette étape un liquide froid que l'on envoie alors à l'évaporateur. Il s'agit, ici encore, d'un serpentin au travers duquel on fait circuler de l'air.

Au contact des tubes froids, il se refroidit à son tour avant de pénétrer dans l'habitacle, poussé par le ventilateur du système de chauffage/climatisation. En passant à travers l'évaporateur, l'air ambiant transmet sa chaleur au tube dans lequel circule le frigorigène. Ce dernier repasse alors à l'état gazeux. Le frigorigène passe par une vanne d'expansion, avant de retourner dans le compresseur. Cette vanne permet de réguler la pression lors de la phase de détente. La boucle est bouclée, le cycle peut recommencer.

Ce système n'a pas beaucoup changé depuis son apparition il y a soixante ans. Pourtant, plusieurs évolutions sensibles sont venues améliorer son rendement et diminuer la consommation des voitures qui en sont équipées. Le principal consommateur d'énergie, le compresseur, a ainsi vu sa technique améliorée pour limiter les efforts d'entraînement qu'il impose au moteur de l'auto.

Les premiers compresseurs, tels qu'on les trouvait que les voitures il y a trente ans, consommait jusqu'à 10 ch de la puissance délivrée par le moteur. Cette gourmandise s'explique par l'effort nécessaire à la compression du frigorigène. De nouveaux compresseurs à quatre, puis à six pistons radiaux sont apparus, qui ont progressivement remplacé les compresseurs à deux pistons opposés, diminuant la consommation d'énergie. Une autre technique, le compresseur à palette, a également permis d'obtenir un même taux de compression pour un encombrement moindre. Un compresseur moderne consomme 3 ch ou 4 ch, ce qui permet d'équiper de la climatisation des voitures de cylindrée modeste, sans trop pénaliser les performances.

Dans un avenir proche, les premiers compresseurs électriques feront leur apparition. Il permettront notamment de doter les futures voitures hybrides ou à pile à combustible, d'un système de climatisation. L'autre cible de tels compresseurs sera les petites voitures dites « 3 l aux 100 km », dont les petits moteurs ne pourront s'accommoder de compresseurs traditionnels sans voir fortement augmenter leur consommation.

L'évaporateur a fait, lui aussi, de gros progrès. Les tubes ronds du début ont été remplacés par des plaques en aluminium qui augmentent la dissipation de chaleur, et donc le rendement de la climatisation. Le poids de ces nouveaux systèmes est réduit de moitié par rapport à un évaporateur à tubes.

L'autre évolution concerne le frigorigène lui-même. Le vieux R-12, plus connu sous le nom de fréon, a disparu des climatisations modernes au profit du R-134A. Le fréon appartient, en effet, à la catégorie des CFC, des gaz particulièrement nocifs pour la couche d'ozone.

Si l'on n'attend pas beaucoup de bouleversements dans la technique pour produire du froid, il en va tout autrement pour la façon d'utiliser ce froid. Ainsi la distribution de l'air climatisé dans l'habitacle devrait être fortement améliorée dans le proche futur. Certains équipementiers travaillent par exemple à des évaporateurs multiples de petites dimensions. Placés à différents endroits de l'habitacle, ils procureraient une fraîcheur plus douce que les actuels systèmes centralisés. Sur les monospaces, par exemple, chaque rangée de sièges disposerait de sa propre zone de froid réglable par chacun des occupants. Un avantage indiscutable pour ces véhicules particulièrement difficiles à climatiser du fait de leur grand volume intérieur et de leur importante surface vitrée.

De passive, la commande de climatisation va devenir active. Le nouveau Grand Cherokee de Daimler Chrysler est ainsi le premier véhicule à recevoir en série une détection de la température du corps humain par capture de son rayonnement à infrarouge. Le spectre infrarouge, une couleur invisible à l'oeil et ainsi appelée car son rayonnement lumineux se situe en dessous du rouge, varie en fonction de la température du corps humain. Deux capteurs placés au pied du rétroviseur intérieur analysent en permanence le rayonnement infrarouge des occupants des places avant de la voiture et informe une centrale de commande de la climatisation de la température de l'air à envoyer dans l'habitacle.

D'autres techniques sont en cours de développement. Ainsi les panneaux solaires qui permettraient d'alimenter, même à l'arrêt, une petite ventilation. Même stationnée en plein soleil, la voiture ainsi équipée resterait fraîche, et cela sans risque de décharger la batterie. Sur l'Axces, un concept car australien, les ingénieurs sont ainsi arrivés à abaisser de 7 °C la température à l'intérieur de l'auto alors qu'elle était stationnée en plein soleil.

De moins en moins chère, de plus en plus efficace, la climatisation sera bientôt dans toutes les autos. Qui s'en plaindra ?

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