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Climatisation

articles de climatisation
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Clim.

La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité, niveau de poussièresetc.) d’un local pour des raisons de confort (automobile, bureaux, maisons individuelles) ou pour des raisons techniques (laboratoires médicaux, locaux de fabrication de composants électroniques, blocs opératoires, salles informatiques, etc.).

Module externe d'un climatiseur à air
Module externe de climatiseur sur un toit
Climatiseur intégré au plafond

Les paramètres modifiés, contrôlés ou régulés sont :

  • la température de l'air, selon la saison le cas échéant (chauffage ou refroidissement),
  • le degré d'hygrométrie de l'air (humidification ou déshumidification) ;
  • le maintien permanent (régulation) de conditions intérieures programmées ;
  • la qualité de l'air intérieur ; odeur, empoussièrement (filtration de l'air soufflé ou repris ; renouvellement par extraction forcée de l’air hors du local, ou par introduction forcée d'air neuf (air extérieur) dans le local, ou encore par renouvellement partiel de l'air ambiant vicié (ajout d'un caisson de mélange), ou tout simplement un filtre à poussière, éventuellement associé à un filtre à charbon actif...).

Certaines des techniques utilisées sont anciennes et d'autres moins (invention du réfrigérateur au XIXe siècle par exemple) ; les systèmes modernes tendent à les associer dans un même appareil dit le climatiseur réversible (réfrigération l'été et chauffage l'hiver).

En 2018 selon l’AIE, les climatiseurs et ventilateurs électriques consomment déjà environ un cinquième de l'électricité totale des bâtiments dans le monde, soit 10% de la consommation totale d'électricité, et on s’attend à une forte augmentation d’ici à 2050 où à ce rythme le « cooling » pourrait devenir la première source de consommation d’électricité[1].

HistoireModifier

Article détaillé : Glacière naturelle.

Les Romains utilisaient un tunnel souterrain d'apport d'air extérieur qui était un vrai climatiseur puisque l'air entrant dans la maison était assez invariablement autour de 10-12 °C hiver comme été (principe du puits canadien)

Des grottes ou des endroit particulièrement froid (grottes, ruisseaux de montagne, glacier, etc.) sont utilisés pour conserver les aliments voire des blocs de glace durant plusieurs mois[2].

Dès le XVIe siècle des systèmes naturels de rafraîchissement, obtenus par ruissellement d'eau, provoquant ainsi par évaporation une diminution de la température d'air. Du temps de Louis XIV la glace était transportée, depuis les glaciers, protégée par une couche isolante de paille[3].

XVIIIe siècleModifier

Fin du XVIIIe siècle, des réseaux de climatisation sont créés avec des blocs de glace intégrés à même les réseaux avec ventilation forcée. Avant l'invention des réfrigérateurs, on stockait dans une glacière la glace (par exemple découpée l'hiver sur les étangs). Il s'agissait d'un trou fermé par un couvercle isolant dans lequel on alternait des couches de paille, ou de sciure de bois, et de glace. Comme l'air froid descend et que la chaleur monte, l'orifice de remplissage se situant en haut, la température basse se maintenait et une partie de la glace, ainsi stockée, se conservait jusqu'à l'été. La notion de confort d'été est encore bien ancienne avec des conceptions architecturales privilégiant des courants d'air et protégeant de la chaleur les zones en ensoleillement direct.

En 1755, l’Écossais William Cullen obtient un peu de glace en introduisant de la vapeur d’eau sous une « cloche à vide »[4],[5].

XIXe siècleModifier

La première véritable tentative d'utilisation industrielle de la réfrigération daterait de 1851 lorsque James Harrison, imprimeur écossais émigré en Australie, achète une entreprise de presse. Alors qu'il nettoie des caractères à l'éther, il remarque que le liquide refroidit fortement le métal en s'évaporant. Harrison a l'idée de comprimer l'éther gazeux avec une pompe pour le transformer en liquide, puis de laisser l'éther liquide revenir à l'état gazeux en provoquant un refroidissement. Il met ce système en œuvre dans une brasserie australienne où le gaz froid d'éther est pompé dans des tuyaux qui circulent dans le bâtiment. Harrison utilise le même principe pour fabriquer de la glace en faisant passer dans de l'eau les tuyaux refroidis par l'éther gazeux. Mais il fait faillite en 1860 car la glace naturelle qu'on importait alors par bateau d'Amérique restait moins chère.[réf. nécessaire]

Un peu plus tard la technologie avançant on se met à fabriquer des systèmes simples de refroidissement fonctionnant avec des compresseurs à piston (comme nos réfrigérateurs actuels) principalement dans les transports maritimes, ces derniers fonctionnaient avec de l'éther qui fut remplacé par la suite par de l'ammoniac qui permet d'obtenir un meilleur rendement[réf. souhaitée].

En 1857, Ferdinand Carré invente le réfrigérateur à eau et ammoniac. Il fait breveter son invention aux États-Unis et à l'Exposition universelle de 1862[6]. Celle-ci n'eut pas de succès pour le marché domestique mais trouva son succès dans les brasseries, pour maintenir les boissons au frais. Le réfrigérateur pouvait produire entre 12 et 100 kg de glace, selon les modèles[7].

XXe siècleModifier

La climatisation moderne a été inventée par Willis H. Carrier en 1902 avec un système de réfrigération centrifuge doté d’un compresseur central permettant d'en réduire la taille (il ne sera dévoilé au public qu’en 1925 quand M. Carrier va persuader la Paramount de l'installer lors de la construction de la salle de spectacle Rivoli Theater à Times Square. La légende dit que les blockbusters de l’été datent de cette époque car les New-yorkais dès lors s’installeront dans les salles de cinéma climatisées durant les chaudes journées d’été)[8].

XXIe siècleModifier

En 2017, selon l'AIE, environ 1,6 milliard de climatiseurs fonctionnaient dans le monde, dont 50 % environ aux États-Unis et en Chine[9].
Avec le réchauffement climatique et le développement économique, le parc des climatiseurs augmente : environ 135 millions d'unités vendus par an en 2017 (trois fois plus qu'en 1990), dont 53 millions d'unités en Chine alors qu'en Inde 4 % seulement des foyers sont équipés. Près de 3 900 TWh d'énergie ont servi à rafraichir des logements et bureaux, à la réfrigération d’aliments et de médicaments, etc. c'est environ 3 à 4 % de la consommation finale d'énergie selon Toby Peters de l'Université de Birmingham[10], et 10 % de la consommation électrique mondiale selon l'AIE[11].

En France, les pics de consommation électrique sont hivernaux, et dus essentiellement au chauffage électrique. Le besoin de chauffage devient presque nul en été, ce qui permet d'entretenir les centrales en été (quand l'eau de refroidissement est moins disponible). Mais dans un nombre croissant de pays les pics de consommation sont estivaux, induits par les climatiseurs, devenant préoccupant pour les futurs réseaux électriques, d'autant que la demande en climatisation devrait « exploser dans les prochaines décennies » selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE)[9], ce qui pourrait accroître la consommation d’énergie utilisée pour la réfrigération et climatisation d'environ 90 % d’ici à 2050, selon l’Université de Birmingham lors du premier congrès mondial dédié au « clean cold » (avril 2018).

Fonctionnement et utilisationModifier

La climatisation offre un confort thermique quand la température extérieure est basse ou élevée. En intersaisons, le besoin de climatisation varie, en lien avec les apports externes (solaire notamment)et internes (nombre important d'occupants, exemple salle de réunion, appareils électriques tels que l'éclairage, la micro-informatique, etc.).

Un même système (pompe à chaleur réversible, d'une taille adaptée à l'usage) permet de chauffer ou réfrigérer les locaux selon le besoin.
Le confort en hygrométrie est de plus en plus pris en compte pour apporter une humidité ambiante contrôlée par les actions d'humidification et de déshumidification.

SystèmesModifier

 
Principe de fonctionnement d'un climatiseur.
 
Exemple d'une centrale de traitement d'air.

Le principe de fonctionnement d'un climatiseur est expliqué sur le schéma suivant :

Un système de climatisation doit non seulement contrer les charges thermiques et hydriques d'un local, mais il doit aussi assurer la qualité de l'air par le renouvellement d'air neuf hygiénique (maintien de la teneur en CO2 et des odeurs à un niveau acceptable défini par les normes en vigueur), et bien sûr la filtration de l'air soufflé.

  • Les charges thermiques sont les apports ou les déperditions de chaleur externes et internes qui sont exprimés en kilowatts [kW] ;
  • Les charges hydriques sont généralement des apports d'humidité internes exprimés quant à eux en kilowatts [kW] ou en kilogrammes par heure (débit massique).

Les différents systèmes de climatisationModifier

Il existe dans le domaine du génie climatique plusieurs types de systèmes que l'on peut classer en trois catégories :

  • les centrales unizones (voir exemple ci-dessus) ;
  • les centrales multizones ;
  • les systèmes autonomes, triomes.

Le renouvellement d'airModifier

Il existe plusieurs solutions technologiques concernant le renouvellement de l'air au sein d'un local :

  1. L'air neuf (aux conditions extérieures) est mélangé avec une partie de l'air repris du local par le biais d'un caisson de mélange (voir schéma ci-contre) ;
  2. L'air neuf est préparé aux conditions spécifiques du local (température, hygrométrie) par une autre centrale, appelé généralement centrale de traitement d'air neuf.

Les systèmes tout airModifier

Dans ce type de système, afin d'éviter que l'air extérieur ne vienne polluer celui du local, on augmente légèrement la pression intérieure par rapport à la pression atmosphérique. L'intérêt du caisson de mélange est de réaliser d'importantes économies d'énergie (respect de l'environnement).

On a donc dans ce cas un débit massique d'air soufflé supérieur au débit massique d'air repris. Ce type de procédé est généralement utilisé dans les bureaux, les salles de cinéma, etc.

Systèmes utilisés en recyclage totalModifier

Dans un système de recyclage total, le renouvellement d'air neuf est obtenu soit par un système de ventilation mécanique contrôlée où le mélange d'air s'effectue directement dans le local, soit l'air neuf est préparé dans une centrale dite « centrale d'air neuf ». Cet air est directement soufflé aux conditions intérieures du local. Un circuit d'air neuf particulier assure le renouvellement d'air neuf, et on a un débit d'air rejeté égal au débit d'air neuf apporté.

Système fonctionnant en tout air neufModifier

Dans ce type de procédé, il n'y a pas de recyclage de l'air du local. En fonction du type de local, il sera soit en surpression afin d'éviter toute pollution de l'air intérieur (blocs opératoires, laboratoires de produits pharmaceutiques, etc.), soit à la pression atmosphérique.

L'inconvénient de ce type d'installation est qu'il est générateur de puissances thermiques très élevées, donc peu économiques. Toutefois, afin de diminuer les coûts énergétiques, on peut installer un récupérateur de chaleur (à plaques par exemple) sur ces centrales.

Système fonctionnant avec récupérateur d'énergieModifier

En mode « froid » l'air neuf (qui vient de l'extérieur) plus chaud cède une partie de sa chaleur (un échangeur n'est pas parfait) à l'air usé à travers un échangeur (air/air) ce qui lui permet d'abaisser sa température et ainsi économiser l'énergie à fournir au système de climatisation.

À l'inverse, quand le système passe en mode « chaud », l'air chaud qui est expulsé vers l'extérieur réchauffe l'air neuf avant d'entrer dans l'espace climatisé ce qui permet des économies aussi comme dans certains systèmes de ventilation classique. Cet échangeur est communément appelé « caisson double flux ».

Conditions de baseModifier

 
Dans une cour ou un environnement fermé ou peu aéré, par temps chaud, les climatiseurs peuvent créer une bulle de chaleur auto-entretenue, contribuant au phénomène d'îlot de chaleur urbain.

Avant d'installer un système de climatisation, il est important de définir les apports de chaleur et d'humidité intérieures et extérieures.

Définition des conditions extérieuresModifier

Ces valeurs dépendent de la saison et de la situation géographique où seront situés les locaux à climatiser. Les données météorologiques déjà classifiées permettront de fixer les températures sèches et les températures humides. Ces données vont nous permettre de calculer les puissances maximales à mettre en œuvre dans nos locaux.

Définition des conditions intérieuresModifier

Les températures et hygrométries intérieures dépendent du type de local.

Pour les locaux comme les habitations individuelles, les bureaux, les grands magasins, etc. (climatisation dite de « confort »), la température et l'hygrométrie dépendront des saisons, mais aussi de la quantité d’élément qui peuvent dégager de l'humidité (nombre de clients, salades, légumes, etc.).

Pour les locaux de types industriels, la température et l'hygrométrie dépendront de l'usage que l'on fait des locaux. Elles peuvent rester constantes toute l'année (local informatique ou laboratoire métrologique par exemple) mais aussi varier (cuisson discontinu dans une conserverie).

Charges d'un localModifier

Lors de l'étude d'un projet de climatisation, il est important afin de pouvoir dimensionner correctement la centrale de traitement d'air, d'étudier au préalable les charges que devra supporter la centrale. Il faudra tenir compte des charges dites « sensibles » et des charges dites « latentes ».

Charges sensiblesModifier

Les charges sensibles venant de l'extérieur sont positives en été (à cause de l’ensoleillement, par exemple) et négatives en hiver (à cause des déperditions).

Les charges sensibles venant de l'intérieur du local proviennent essentiellement :

  • des machines à l'intérieur du local ;
  • de l'éclairage ;
  • des tuyauteries.

Charges latentesModifier

Les apports de chaleur latente (dégagement d'humidité sous forme de vapeur d'eau) viennent essentiellement :

  • des locaux (comme les piscines par exemple) ;
  • du matériel à l'intérieur des locaux (convoyeur d’épinard dans une conserverie) ;
  • des occupants (humidité).

Charges hydriquesModifier

La relation mathématique suivante donne les charges hydriques nommées « [øL] » :

øL = M × Lv [kW]

avec :

  • M = masse d'eau dégagée par heure
  • Lv = chaleur latente de vaporisation de l'eau.

Charges totalesModifier

Les charges totales sont la somme algébrique des charges sensibles et latentes nommé [øT]. Elle peut être positive ou négative et est donnée par la relation mathématique suivante :

øT = øS + øL [kW]

Bilan énergétique d'un localModifier

Si la température et l'hygrométrie du local sont constantes, le bilan énergétique de celui-ci peut être expliqué de la façon suivante :

  1. La puissance apportée au local (air soufflé et apports internes) est égale à la puissance perdue par celui-ci (air repris ou perdu) ;
  2. L'humidité apportée au local par l'air soufflé et les apports d'humidités intérieur est égale à l'humidité perdue sous forme de condensation ou d'extraction d'air.

Bilan enthalpiqueModifier

Pour cela on supposera que le débit massique d'air sec soufflé est égal au débit massique d'air repris :

  • øair soufflé = øair repris

La puissance apportée au local est la somme de la puissance apportée par l'air dans le local, c'est-à-dire à øT (voir au chapitre précédent).

  • øT= qmas × has-harp

ce qui permet de déterminer les conditions de soufflage.

Conditions de soufflageModifier

Pour déterminer les conditions de soufflage de l'air dans un local, il faut connaître :

  • le débit massique d'air sec au soufflage (qmas [kgas/s] ;
  • le taux de brassage τ, (le taux de brassage est le rapport entre le débit d'air soufflé et le volume du local traité, sa connaissance n'est donc pas nécessaire lorsque le débit d'air soufflé est connu, il faut être prudent avec cette notion car le taux de brassage est un résultat de calcul et non une valeur dimensionnante, néanmoins, le taux de brassage est utile pour évaluer le confort à obtenir et la stratification de l'air chaud) ;
  • l'écart de température Δθ entre le soufflage et le local ;
  • le point de soufflage, dont les coordonnées sont déterminées en reportant sur un diagramme psychométrique deux valeurs comme l'enthalpie et la teneur en eau, par exemple.

Les conditions du point de soufflage (plus précisément les conditions de confort) permettront de dimensionner les éléments de l'installation :

  • le débit massique permettra de calculer les puissances des batteries et le débit d'eau piégé par celle-ci (batterie froide humide), le débit d'eau à injecter (humidificateur vapeur) ;
  • l'enthalpie, la température sèche et l'humidité absolue permettront de placer le point sur le diagramme.

Positionnement du point de soufflageModifier

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Le positionnement du point de soufflage par rapport à celui du local dépend des charges sensibles et latentes (apports ou déperditions).

  • Les conditions à maintenir dans le local sont : θL, rL
  • Les conditions du point de soufflage sont : θs, rs
  • Les charges sensibles peuvent être : =0; <0 ou >0
  • Les charges latentes peuvent être : =0; <0 ou >0

Suivant les valeurs des charges, on peut considérer neuf positions significatives du point de soufflage par rapport à celui du local. En fonction du bilan thermique (apports ou déperditions), on peut donc prévoir la position du point de soufflage par rapport à celui du local.

Écart au soufflage et du taux de brassageModifier

L'écart de température au soufflage représente la différence algébrique entre la température de soufflage et la température du local :

  • Δθ = θs - θL ou Δθ = θL - θs

Cet écart est toujours positif quelle que soit la position du point de soufflage par rapport à celui du local. Il dépend du type de bouches utilisées.

On peut prendre en première approximation les valeurs suivantes :

  • Soufflage été : Δθ = de 5 à 15 K
  • Soufflage hiver : Δθ = de 5 à 20 K

Le taux de brassage représente le volume d'air traité renouvelé dans le local pendant une heure :

  • τ =qv/V
    • τ = taux de brassage en h-1
    • V = volume du local en m³
    • qv = débit volumique de soufflage en m³/h.

Le taux de brassage dépend du type de bouches de soufflage installées. Il ne dépasse pas 15 en climatisation de confort et peut aller jusqu'à 30 en climatisation industrielle.

StatistiquesModifier

L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estime la consommation d'électricité des climatiseurs à 2 000 TWh, soit 10 % de la demande mondiale d'électricité ; entre 1990 et 2016, leur puissance installée a triplé, atteignant près de 12 000 Gigawatts. L'AIE prévoit que la demande d'électricité des climatiseurs pourrait tripler d'ici à 2050. Si le développement de l'énergie solaire, abondante aux heures les plus chaudes, permettra d'absorber une part de la consommation de climatisation, l'AIE estime que cette part restera minoritaire ; elle pointe le risque de croissance des émissions de CO2 liée à la production d'électricité à partir de gaz ou de charbon[12].

En 2016, trois pays concentrent à eux seuls deux tiers du stock de climatiseurs en fonctionnement : la Chine (35,1 %), les États-Unis (23 %) et le Japon (9,2 %) ; la part de l'Union européenne est de 6 % seulement. En France, selon RTE, climatisation et ventilation consomment 3 TWh/an dans le secteur résidentiel et 15 TWh/an dans le secteur tertiaire et l'agriculture ; ces consommations devraient passer à 5 TWh/an et 16,5 TWh/an respectivement en 2035. Les réseaux de froid sont peu développés : 23 réseaux de froid (Paris et sa banlieue, Metz, Lyon, Bordeaux, Toulouse,…) sur à peine 200 kilomètres de long, selon l'Ademe, contre 761 réseaux de chaleur avec 5 400 kilomètres de tuyauteries en 2017[13].

En 2019, produit plus de la moitié des réfrigérateurs et climatiseurs fabriqués dans le monde proviennent de la ville chinoise de Foshan[14].

Inconvénients et polémiquesModifier

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La climatisation assistée présente des avantages et des inconvénients sanitaires, mais aussi des risques pour la santé et l'environnement.

Pour la santéModifier

Les systèmes de climatisation sont accusés de provoquer les risques de santé suivants :

  • leur partie froide (climatiseurs interne ou systèmes extérieurs de réfrigération) produit de l'eau par condensation de l'humidité de l'air. Si cette eau est mal évacuée, par exemple si les appareils sont mal entretenus, des organismes pathogènes peuvent y proliférer, l'exemple le plus cité étant celui de l'agent de la légionellose.

Presque tous les systèmes de climatisation comportent des filtres, qui doivent être nettoyés ou remplacés périodiquement ; cet entretien n'est pas toujours effectué.

  • Une climatisation n'a de sens que dans un espace relativement « fermé » ; dans ces conditions, divers polluants ou contaminants biologiques (microbes) peuvent se concentrer (même s'ils se développent moins à basse température, dans le cas où la climatisation réfrigère l'air).
  • Une climatisation excessive expose la personne qui se rend ensuite dans un espace non climatisé à un choc thermique. L'Ademe recommande, lors de canicule, de ne pas descendre la « température de consigne » en dessous de 26 °C et de maintenir une différence de température comprise entre 5 et °C entre l’intérieur et l’extérieur d'un bâtiment[15].
  • La transmission de virus entre différents locaux par les systèmes de climatisation a fait l'objet d'études en 2009 qui ne permettaient pas d'apporter de conclusion définitive ; alors que se développait l'épidémie de grippe H1N1, l'Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (Afsset) conseillait : « Dans le cas des bâtiments collectifs équipés d’une centrale de traitement de l’air (climatisation centralisée), maintenir l’apport d’air extérieur et arrêter, si possible sans autre inconvénient, le recyclage[16] ». L'agence française estime en effet que « Dans les bâtiments équipés d’une ventilation avec recyclage de l’air (climatisations dans les immeubles de bureaux ou les bâtiments accueillant du public comme les supermarchés), le risque de transmission ne peut être exclu, mais il reste difficile à évaluer car il dépend de nombreux facteurs non connus (virulence de la souche de virus, cheminement de l’air dans les pièces et les systèmes de ventilation, etc.)[16] ».

Pour l'environnementModifier

La climatisation pose les problèmes suivants :

  • elle augmente la consommation énergétique des bâtiments ou véhicules qui en sont équipés. L'Ademe estime à 5 % le surcoût annuel de la climatisation des automobiles (1 litre/100 km lorsqu'elle est en fonctionnement). En contrepartie, elle augmente le confort du conducteur, et de ses passagers, surtout en période de canicule, ce qui permet une meilleurs attention du conducteur et réduit le risque d'endormissement ;
  • la consommation électrique due à la climatisation augmente en France, notamment depuis la canicule de 2003 qui a entraîné l'équipement d'un nombre élevé de foyers en climatiseurs. Elle reste cependant très inférieure à celle de l'hiver, même en cas de canicule, et la puissance disponible est largement suffisante[17], même si une partie du parc électrique français (notamment nucléaire) doit parfois fonctionner à régime réduit à cause des arrêts pour maintenance de centrales et des difficultés de réfrigération rencontrées[18] ; par contre les centrales électriques solaires sont au maximum de leur production le jour. Voir pointe de consommation électrique ;
  • elle rejette des fluides frigorigènes qui sont de puissants gaz à effet de serre[11]. Leur pouvoir en termes d'effet de serre est 2 000 fois plus fort que celui du CO2, et dont une partie s'échappe inévitablement dans l'atmosphère (accidents, fuites, mauvaise gestion de la fin de vie du matériel). Toujours selon l'Ademe, cet effet équivaut à une augmentation de 10 % de l'impact d'un véhicule[Lequel ?] sur l'effet de serre. Ajoutée à la production de CO2 produit dans les centrales génératrices d'électricité basée sur la combustion de carburants, elle a donc un impact à terme sur le réchauffement climatique ;
  • le circuit de la récupération/recyclage des gaz dans les appareils et véhicules en fin de vie reste opaque ;
  • la climatisation par un gaz pourrait souvent être remplacée par une climatisation passive, mécanique ou par des bâtiments ou véhicules mieux conçus (isolation thermique, brise-soleil et divers dispositifs plus « naturels » utilisés par exemple par l'architecture bioclimatique (murs épais à inertie thermique élevée, puits provençal, bâtiment passifetc.) ;
  • la climatisation est en partie responsable de la « surchauffe urbaine », en augmentant à elle seule de 1 à 1,5 °C la température en ville par rapport à celle de la campagne environnante[11] ;
  • il existe des solutions alternatives de climatisation, tel que le mur Trombe, le rafraîchissement d'air par évaporation, appelé également « bioclimatisation », « refroidissement adiabatique » ou « climatisation écologique »[19],[20]. Ces systèmes sont peu coûteux, fonctionnent sans gaz réfrigérants, grâce à l'évaporation de l'eau, avec une consommation électrique réduite. Les inconvénients sont un abaissement de température limité (rarement plus de 5 degrés), limité à la proximité immédiate (quelques mètres), compensé par une augmentation de l'humidité, et l'absence de réversibilité[21].

Pour la santé et pour l'environnementModifier

Certains produits tels que le bromure de lithium (LiBr) sont à la fois dangereux pour la santé et pour l'environnement. Utilisé dans les machines à absorption (climatisation utilisant de l'eau, de l'ammoniac et le gaz naturel comme source d'énergie, dans une machine à absorption produisant de l'eau chaude et glacée utilisable simultanément) à raison de centaines de litres (plus de 1 000 litres souvent dans les climatiseurs industriels), il peut fuir et doit être vidangé par des professionnels qualifiés en fin de vie de la machine.

Après les faillites ou cessations d'activité[C'est-à-dire ?], il est parfois difficile de savoir ce que sont devenus ces produits[évasif].

LégislationModifier

Outre les normes concernant les appareils, leur consommation électrique, la légionellose ou le recyclage des matériaux qui les composent, la législation évolue pour mieux appliquer les protocoles de Montréal (protection de la couche d'ozone, qui a justifié l'interdiction de certains gaz) et de Kyoto, mais souvent en permettant l'utilisation des stocks d'anciens produits et avec une certaine lenteur.

Directives européennesModifier

La directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments (2002/91/CE[22]) prévoit une inspection périodique des systèmes de climatisation et des pompes à chaleur réversibles d'une puissance supérieure à 12 kW (hors « froid industriel » soumis à d'autres réglementations). Cette inspection comprend une évaluation du rendement de la climatisation et de son dimensionnement par rapport aux exigences en matière de refroidissement du bâtiment. Des conseils appropriés sont donnés aux utilisateurs sur l'éventuelle amélioration ou le remplacement du système de climatisation et sur les autres solutions envisageables[23].

Réglementation françaiseModifier

En France, pour les installations anciennes (posées avant juillet 2011) la première inspection doit avoir lieu avant le pour les systèmes de 12 à 100 kW et avant le pour ceux dont la puissance est de 100 kW ou plus. Pour les installations neuves ou tout remplacement, l’inspection devra être réalisée dans l’année suivant la mise en service. Les inspections doivent être renouvelées au moins une fois tous les 5 ans.

En France, le Code de l'énergie[24] interdit le fonctionnement des climatiseurs lorsque la température des locaux est inférieure ou égale à 26 °C. Le décret n'est encore qu'une recommandation dont la non-application n'est pas poursuivie par la loi. Le but est simplement de pousser les utilisateurs à modérer leur utilisation de ce type d'équipement.

Depuis le , les spécialistes de la climatisation et/ou réfrigération doivent :

  • présenter une « attestation de capacité » fournie par un organisme agréé, certifiant que son personnel est compétent et qu'il dispose de l'outillage adéquat ;
  • déclarer à l'Ademe, annuellement, la quantité de fluides utilisée et récupérée (cf. statistiques et « traçabilité » de ces produits soumis à réglementation).

Qualiclimafroid, association de professionnels, s'est portée candidate[25] pour être organisme agréé et délivrer des attestations de capacité.

ProspectiveModifier

Dans les pays dits émergents (Chine, Inde, Indonésie, Brésil, Thaïlande notamment) quand le revenu d'un foyer augmente, le climatiseur est souvent l'un des premiers achats programmés ; des milliards de nouveaux appareils devraient être ainsi installés d'ici 2050 (ainsi que des réfrigérateurs) qui consommeront beaucoup d'électricité aujourd'hui surtout issue du charbon ou du gaz... en émet donc des gaz à effet de serre qui réchauffent le climat (pour les villes, une étude de 2014 a conclu d'une simulation qu'en centre ville la climatisation augmente de °C la température nocturne moyenne[9]. Le scénario tendanciel en 2018 est un doublement des émissions de CO2 induits par la climatisation de 2016 à 2050[26] (« c'est comme si l'on ajoutait une Afrique actuelle au monde, soit près d'un milliard de tonnes de CO2 environ par an »)[9]. L'urbanisation rapide de ces pays pourrait encore exacerber ce paradoxe. Dans ce scénario les besoins énergétiques du refroidissement pourrait dans le monde être porté à 7 500 TWh en 2050, soit « 6,4% à 10% de la consommation globale d'énergie » en 2050, soit 3 à 5 fois plus qu'en 2015 (en tenant compte des progrès d'efficacité énergétique de la climatisation)[10]. Le marché associé pourrait être de 260 milliards de dollars en 2050 (contre 140 milliards en 2017)[10].

Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), sur les 2,8 milliards d'humains qui vivent dans les régions les plus chaudes du globe, seulement 8 % bénéficient de l'air conditionné en 2017, contre 90 % aux États-Unis et au Japon. L'AIE prévoit un triplement de la consommation d'énergie pour la climatisation d'ici à 2050 à technologie inchangée, pour atteindre 6 200 térawattheures. En Inde, la demande sera multipliée par quinze. Trois pays, l'Inde, la Chine et l'Indonésie, représenteront à eux seuls plus de la moitié de la croissance mondiale, et la progression sera aussi très forte au Brésil, au Mexique et au Moyen-Orient. Les émissions de CO2 liées à la climatisation doubleraient pratiquement en trente ans, à plus de 2 milliards de tonnes, malgré le développement d'une électricité toujours plus propre. L'AIE estime qu'en agissant sur l'efficacité énergétique des équipements d'air conditionné, on pourrait plus que doubler la performance du parc installé d'ici à 2050 et donc réduire la demande en énergie à 3 400 térawattheures[27].

En 2017, un métamatériau fait d'un polymère encapsulé dans des microsphères et complété d'une fine couche d'argent en face arrière (50 µm d'épaisseur) a été mis au point, qui pourrait dans le futur contribuer à la climatisation d'immeubles résidentiels [28]. Le principe est que pour éviter que la journée, plus d'énergie solaire soit absorbée que de rayonnement thermique ré-émi, le métamatériau est transparent au spectre solaire réfléchi par la couche d'argent en face arrière, tandis qu'il a une forte émissivité dans l'infrarouge (rayonnement thermique). Il peut donc perdre de l'énergie même la journée, tandis que les matériaux normaux absorbent le spectre solaire et se réchauffent donc la journée. Le comportement thermique de ce type de métamatériau est radicalement différent de celui des corps naturels ou usuels dont l'absorption égale l'émissivité, alors que pour ce métamatériau, l'absorption est proche de 0 tandis que l'émissivité est proche de 1. Le refroidissement du bâtiment se produit car sa chaleur est transférée par conduction thermique vers la couche de métamatériau déposée à sa surface qui l'évacue ensuite. « De 10 à 20 m2 de ce matériau sur le toit d'une maison suffisent à bien la rafraîchir en été » selon Gang Tan, professeur adjoint d'ingénierie architecturale à l'université du Wyoming, co-découvreur de cette technique. Un prototype de « ferme de refroidissement » (200 m2) est prévu en 2017 à Boulder, dans le Colorado)[29]. Ce film de méta-matériau renvoie efficacement l'infrarouge de l'énergie solaire vers l'atmosphère sans empêcher l'objet recouvert d'aussi perdre la chaleur qu'il a emmagasinée[29].

Climatisation dans l'artModifier

Créée en 1966-1967, l’œuvre d'art conceptuel The Air-Conditioning Show, littéralement « le spectacle de l'air conditionné » expose le système de climatisation du musée ou de l'institution qui accueille l'œuvre[30].

Notes et référencesModifier

  1. Air conditioning use emerges as one of the key drivers of global electricity-demand growth, 15 Mai 2018.
  2. Définitions lexicographiques et étymologiques de « glacière » (sens A) du Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales.
  3. Comment conservait-on les sorbets sous Louis XIV ?, sur caminteresse.fr du 3 septembre 2017, consulté le 19 mai 2019.
  4. Voir le diagramme de phase de l'eau dans l'article « Point triple » pour comprendre l'incidence de la pression sur le point de congélation.
  5. Analyse Thermodynamique du Tube Ranque Université Lorraine, p.9.
  6. Pierre Rapin, Patrick Jacquard et Jean Desmons, Technologie des installations frigorifiques - 10e édition, Dunod, (ISBN 9782100723553, lire en ligne).
  7. Philippe Valode, Histoire des grands inventeurs français: du XIVe siècle à nos jours, Nouveau Monde éditions, , 332 p. (ISBN 9782369422020, lire en ligne), p. Les frères Carré.
  8. Benoît Bréville, « L’air conditionné à l’assaut de la planète : Histoire d’une passion américaine », Le Monde diplomatique,‎ (lire en ligne).
  9. a b c et d « Le paradoxe des climatiseurs qui réchauffent la planète », Brèves AFP, sur connaissancedesenergies.org, Alcen pour la Connaissance des Énergies, .
  10. a b et c « Les besoins de « refroidissement » face au défi du réchauffement climatique », L'essentiel de l'actualité, sur connaissancedesenergies.org, Alcen pour la Connaissance des Énergies, .
  11. a b et c Soazig Le Nevé, « Canicule : les gestes pour réduire la température chez soi sans clim », sur lemonde.fr, (consulté le 24 juin 2019).
  12. Pourquoi le boom de la « clim » inquiète, Les Échos, 25 mai 2018.
  13. Véronique Le Billon, La climatisation et les réseaux de froid restent balbutiants en France, Les Échos, 24 juin 2019.
  14. (en) Bernhard Zand, « China Tries Building a New Kind of Megapolopolis », sur Spiegel, (consulté le 13 septembre 2019).
  15. Garder son logement frais en période de forte chaleur, Ademe, 21 juin 2019.
  16. a et b [PDF] Impacts sanitaires & énergétiques des installations de climatisation, sur le site anses.fr.
  17. Canicule : RTE rassure sur la consommation d'électricité, Le Point, 24 juin 2019.
  18. Les centrales nucléaires doivent s'adapter aux canicules - Notre-planete.info.
  19. La bio climatisation ou le principe du rafraîchissement d’air par évaporation - Le Moniteur, 17 septembre 2018.
  20. Bio climatisation, ooreka.fr, consulté le 30 juin 2019.
  21. La bio climatisation : un système économique et écologique, quelleenergie.fr, 2019.
  22. Directive transposée en juillet 2011 dans le droit français.
  23. Directive 2002/91/CE - EUR-Lex.
  24. Article R. 241-30 et suivants du Code de l'énergie.
  25. Milena Chessa, « La climatisation, une arme à double tranchant contre la canicule », sur lemoniteur.fr, (consulté le 20 août 2018).
  26. Agence internationale de l'énergie, 2018 .
  27. L'essor de la climatisation, une grave menace pour le climat, Les Échos, 25 juin 2019.
  28. (en) Scalable-manufactured randomized glass-polymer hybrid metamaterial for daytime radiative cooling, Science, 10 mars 2017.
  29. a et b « Des chercheurs américains ont mis au point d'un matériau agissant comme un climatiseur », Brèves AFP, sur connaissancedesenergies.org, Alcen pour la Connaissance des Énergies, .
  30. Fred Guzda, « Le concept à l’œuvre : sur une hypothèse d’Art & Language », Les chantiers de la création. Revue pluridisciplinaire en Lettres, Langues, Arts et Civilisations, no 9,‎ (ISSN 2430-4247, lire en ligne, consulté le 19 mai 2019).

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